文档介绍：面缺陷
面缺陷(surface defects)是将材料分成若干区域的边界,如表面、晶界、界面、层错、孪晶面等。
一、晶界(位错界面)
(一)、小角度晶界(small angle grain boundary)
(二)、大角度晶界
二、堆积层错
三、反映孪晶界面
界面结构 晶界结构理论的概述
一、晶界(位错界面)
(一)、小角度晶界(small angle grain boundary)
晶界的结构和性质与相邻晶粒的取向差有关,当取向差θ小于10~15o时,称为小角度晶界。
根据形成晶界时的操作不同,晶界分为倾斜晶界(tilt boundary)和扭转晶界(twist boundary), 如图2-18所示。
图2-18 倾斜晶界与扭转晶界示意图
图2-19是简单立方结构晶体中界面为(100)面的倾斜晶界在(001)面上的投影,其两侧晶体的位向差为θ,相当于相邻晶粒绕[001]轴反向各自旋转θ/2而成。几何特征是相邻两晶粒相对于晶界作旋转,转轴在晶界内并与位错线平行。为了填补相邻两个晶粒取向之间的偏差,使原子的排列尽可能接近原来的完整晶格,每隔几行就插入一片原子。
图2-19 简单立方晶体中的对称倾斜晶界
最简单的小角度晶界是对称倾斜晶界(symmetrical tilt boundary),这种晶界的结构是由一系列平行等距离排列的同号刃位错所构成。
位错间距离D、伯氏矢量b与取向差θ之间满足下列关系
由上式知,当θ小时,位错间距较大,若b=,θ=1o,则D=14nm;若θ>10o,则位错间距太近,位错模型不再适应。
扭转晶界:假设一块晶体,中间沿某一晶面切开,分成两块晶体,然后绕垂直晶面的一中心轴旋转一个角度θ,此时两块晶体之间形成的界面称为扭转晶界。这种晶界的自由度为1,即位向差θ。扭转晶界是由两组正交螺位错所组成的网络构成的。它和倾侧晶界的区别在于转轴不同,倾侧晶界形成时,转轴在晶界内,而扭转晶界的转轴垂直于晶界。
(二)、大角度晶界
实验研究(如场离子显微镜观察)表明,大角度晶界两侧晶粒的取向差较大,但其过渡区却很窄(仅有几个埃),其中原子排列在多数情况下很不规则,少数情况下有一定的规律性,因此很难用位错模型来描述。~,与相邻晶粒的取向差无关。但也有些特殊取向的大角度晶界的界面能比其它任意取向的大角度晶界的界面能低,为了解释这些特殊晶界的性质,提出了大角度晶界的重合位置点阵(coincidence site lattice 即CSL)模型,O点阵模型,DSC点阵模型等。
大角晶界分为任意大角晶界和特殊大角晶界。 大角晶界的晶界能,一般实测值大约为表面能的1/3。 早期的晶界模型: ●皂泡模型:晶界由约3-4个原子间距厚的区域组成,层内原子排列较差,具有较松散的结构,原子间的键被打断 或被严重扭曲,具有较高的界面能。 ●过冷液体模型:晶界层中的原子排列接近于过冷液体或 非晶态,在应力的作用下可粘性流动,晶界层2-3个原子 厚度。 ●小岛模型:晶界存在原子排列匹配良好的岛屿,散布在 排列匹配不好的区域中,岛屿的直径约数个原子间距。
两个晶粒有 1/5 的原子是在另一晶粒点阵的延伸位置;重合位置构成重合位置点阵
 
 
晶界与重合位置点阵的密排面重合或以台阶方式与重合位置点阵的几个密排面重合时,晶界上的重合位置多,晶界的畸变下降,晶界能降低
黑圈表示重合原子位置。每 11个阵点位置上就有一个重合位置。不重合部分出现台阶(图中BC部分)。它们之间交角越大台阶就越密。