金属学与热处理第2版作者崔忠圻覃耀春主编第一章课件.pptVIP

面 缺 陷 　　实际晶体中，每个晶粒内的原子排列并不是十分整齐的，往往能够观察到这样的亚结构，由直径为10～100μm的晶块组成，彼此间存在极小的位向差（通常＜2°）。这些晶块之间的内界面称为亚晶粒间界，简称亚晶界，如图1-49所示。 （三）亚晶界 图1-49 金属晶粒内的结构示意图 面 缺 陷 具有不同晶体结构的两相之间的分界面称为相界。相界的结构有三类，即共格界面、半共格界面和非共格界面。 （五）相 界 图1-50 各种相界面结构示意图 a）具有完善共格关系的相界 b）具有弹性畸变的共格相界 c）半共格相界 d）非共格相界 面 缺 陷 　　由于晶界的结构与晶粒内部有所不同，就使晶界具有一系列不同于晶粒内部的特性。首先，由于晶界上的原子或多或少地偏离了其平衡位置，因而就会或多或少地具有晶界能，一般为1～3J/m2。晶界能越高，则晶界越不稳定。因此，高的晶界能就具有向低的晶界能转化的趋势，这就导致了晶界的运动。晶粒长大和晶界的平直化都可减少晶界的总面积，从而降低晶界的总能量。理论和试验结果都表明，大角度晶界的晶界能远高于小角度晶界的晶界能，所以大角度晶界的迁移速率较小角度晶界大。当然，晶界的迁移是原子的扩散过程，只有在比较高的温度下才有可能进行。 （六）晶界特性 面 缺 陷 由于晶界能的存在，当金属中存在有能降低晶界能的异类原子时，这些原子就将向晶界偏聚，这种现象称为内吸附。例如往钢中加入微量的硼（wB＜0.005％），即向晶界偏聚，这对钢的性能有重要影响。相反，凡是提高晶界能的原子，将会在晶粒内部偏聚，这种现象叫做反内吸附。内吸附和反内吸附现象对金属及合金的性能和相变过程有着重要的影响。 （六）晶界特性 面 缺 陷 由于晶界上存在着晶格畸变，因而在室温下对金属材料的塑性变形起着阻碍作用，在宏观上表现为使金属材料具有更高的强度和硬度。显然，晶粒越细，金属材料的强度和硬度便越高。因此，对于在较低温度下使用的金属材料，一般总是希望获得较细小的晶粒。 此外，由于晶界能的存在，使晶界的熔点低于晶粒内部，且易于腐蚀和氧化。晶界上的空位、位错等缺陷较多，因此原子的扩散速度较快，在发生相变时，新相晶核往往首先在晶界形成。 （六）晶界特性 第一章 结束! * 如前所述，各向异性是晶体的一个重要特性，是区别于非晶体的一个重要标志。 晶体具有各向异性的原因，是由于在不同晶向上的原子紧密程度不同所致。原子的紧密程度不同，意味着原子之间的距离不同，则导致原子间结合力不同，从而使晶体在不同晶向上的物理、化学和力学性能不同，即无论是弹性模量、断裂抗力、屈服强度，还是电阻率、磁导率、线膨胀系数以及在酸中的溶解速度等方面都表现出明显的差异。 五、晶体的各向异性 大部分金属只有一种晶体结构，但也有少数金属如Fe、Mn、Ti、Be、Sn等具有两种或几种晶体结构，即具有多晶型。当外部条件（如温度和压强）改变时，金属内部由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变称为多晶型转变或同素异构转变。 六、多晶型性 第三节 实际金属的晶体结构 在实际应用的金属材料中，总是不可避免地存在着一些原子偏离规则排列的不完整性区域，这就是晶体缺陷。一般说来，金属中这些偏离其规定位置的原子数目很少，即使在最严重的情况下，金属晶体中位置偏离很大的原子数目至多占原子总数的1/1000。因此，从总的来看，其结构还是接近完整的。尽管如此，这些晶体缺陷不但对金属及合金的性能，其中特别是那些对结构敏感的性能，如强度、塑性、电阻等产生重大的影响，而且还在扩散、相变、塑性变形和再结晶等过程中扮演着重要角色。由此可见，研究晶体的缺陷具有重要的实际意义。 晶体缺陷 根据晶体缺陷的几何形态特征，可以将它们分为以下三类: （1）点缺陷 其特征是三个方向上的尺寸都很小，相当于原子的尺寸，例如空位、间隙原子等。 （2）线缺陷 其特征是在两个方向上的尺寸很小，另一个方向上的尺寸相对很大。属于这一类的主要是位错。 （3）面缺陷 其特征是在一个方向上的尺寸很小，另外两个方向上的尺寸相对很大，例如晶界、亚晶界等。 常见的点缺陷有三种，即空位、间隙原子和置换原子，如图1-30所示。 一、点 缺 陷 图1-30 晶体中的各种点缺陷 1—大的置换原子 2—肖脱基空位 3—异类间隙原子 4—复合空位 5—弗兰克尔空位 6—小的置换原子 晶体中的线缺陷就是各种类型的位错，它是在晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象，使长度达几百至几万个原子间距、宽约几个原子间距范围内的原子离开其平衡位置，发生了有规律的错动。虽然位错有多种类型，但其中最简单、最基本的类型有两种：一种是刃型位错，另一种是螺型位