第三节面缺陷Planar defects
晶界孪晶界相界大角度晶界小角度晶界
外表面
内表面
外表面：指固体材料与气体或液体的分界面。

它与摩擦、
吸附、腐蚀、催化、光学、微电子等密切相关。

内界面：分为晶粒界面、亚晶界、孪晶界、层错、相界面等
一、外表面Surface
特点：外表面上的原子部分被其它原子包围，即相邻原子数比晶体内部少；表面成分与体内不一；表面层原子键与晶体内部不相等，能量高；表层点阵畸变等。

表面能：晶体表面单位面积自由能的增加，可理解为晶体表面产生单位面积新表面所作的功
γ = dW/ds
表面能与表面原子排列致密度相关，原子密排的表面具有最小的表面能；
表面能与表面曲率相关，曲率大则表面能大；
表面能对晶体生长、新相形成有重要作用。

二、晶界和亚晶界
grain boundary and sub-grain boundary
晶界Grain boundary：在多晶粒物质中，属于同一固相但位向不同的晶粒之间的界面称为晶界。

是只有几个原子间距宽度，从一个晶粒向另外一个晶粒过渡的，且具有一定程度原子错配的区域。

晶粒平均直径：0.015-0.25mm
亚晶粒Sub-grain：一个晶粒中若干个位向稍有差异的晶粒；平均直径：0.001mm
亚晶界Sub-grain boundary：相邻亚晶粒之间的界面
晶界分类(根据相邻晶粒位相差)
小角度晶界：
（Low-angle grain boundary）
相邻晶粒的位相差小于10º
亚晶界一般为2º左右。

大角度晶界：（High-angle grain boundary）相邻晶粒的位相差大于10º大角度晶界小角度晶界
相邻晶粒各转θ/2
同号刃位错垂直排列相互垂直的两组刃位错垂直排列
两组螺位错构成
§θ<10°
§由位错构成
§位错密度↑——位向差↑——晶格畸变↑——晶界能↑位错密度——决定位向差与晶界能
注：
位错类型与排列方式——决定小角晶界的类型
Ni3(Al－Ti)中的倾斜晶界——旋转10°
——10°以上，一般在30°～40°重合点阵模型
↓
重合点阵+台阶模型
↓
重合点阵+台阶+小角晶界模型
重合位置点阵模型Coincidence site lattice model
当两个相邻晶粒的位相差为某一值时，若设想两晶粒的点阵彼此通过晶界向对方延伸，则其中一些原子将出现有规律的相互重合。

由这些原子重合位置所组成的比原来晶体点阵大的新点阵，称为重合位置点阵。

1/5重合位置点阵
晶界上重合位置越多，即晶界上越多的原子为两个晶粒所共有，则原子排列的畸变程度就越小，晶界能也相应越低。

Ni3(Al－Ti)中的倾斜晶界——旋转16.25°，重合25重位晶界
Ni3(Al－Ti)中的倾斜晶界——旋转36.87°，重合5重位晶界
Si3N4陶瓷的晶界
1）孪晶界
两晶粒沿公共晶面形成镜面对称关系
2）相界
相邻两相之间的界面
316L不锈钢中的退火孪晶
3）分类
点阵完全重合——共格
共格界面有弹性畸变的共格界面
点阵基本重合 点阵完全不重合
——非共格——部分共格+位错
——半共格
Fe3Al不全位错反相边界像
Fe3Al不全位错反相边界像（局部放大）
晶界缺陷多能量高结构复杂畸变能
1）2）
阻碍位错运动畸变应力场σb ↑ 细晶强化3）缺陷多、原子活性大晶界扩散速度高
能量高、结构复杂易满足固态相变条件相变
首发地
4）微量元素、杂质富集原子活性大化学稳定性差容易受腐蚀
缺陷多5）
6）晶界特点
晶界与亚晶界有什么异同？
请总结小角度晶界的位错组态。

孪晶界与相界有哪些异同点？
晶界有什么特点？。