資源描述：
《晶界與相界課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、面缺陷：晶界與相界面Structureof GrainBoundariesandInterfacesbetweenPhases《物理冶金學原理》研究對象:AtomicArrangements:CrystalStructureandDefectsofMetalsandAlloyPhases-PhaseConstitutionsofAlloysMicrostructureofMetalsandAlloysetcFundamentalsofMetalsProcessing:-Solidification(Casting,Weldi
2、ng,etc)-Solid-StatePhaseTransformation-PlasticDeformation(hotandcoldworking,forging,rolling,MechanicalBehaviors，etc)Properties:-Mechanical-FunctionalNewMaterialsProcessingInnovations面缺陷：晶界與相界面StructureofGrainBoundariesandInterfacesbetweenPhases實際金屬材料中的晶界與相界單相單晶材料：單
3、相多晶材料：晶界多相材料：相界面、相結(jié)構(gòu)?晶界及相界的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、作用!材料的物理化學性能 與晶界與相界結(jié)構(gòu)物理性能：電阻、磁性、導熱性化學性能：耐蝕性、室溫及高溫力學性能：強度、塑性、韌性、裂紋擴展、氧化性能工藝性能：冷變形、熱變形、焊接、熱處理、機械加工、晶界的描述:?5個自由度小角度晶界LowAngleGrainBoundaries對稱傾側(cè)小角度晶界?由刃位錯墻組成SymmetricTiltSmallAngleGrainBoundariesEgb=Ee/D=Ee×q/b ={[Gb×q/4p(1-n)]ln(D/ro)
4、}q=b/DDEgb=Ee/D=Ee×q/b={[Gb×q/4p(1-n)]ln(D/ro)}對稱傾側(cè)小角晶界HREM照片（高分辨透射電子顯微照片）扭轉(zhuǎn)小角度晶界：由兩列柏氏矢量互相垂直的螺位錯組成（螺位錯網(wǎng)）TwistSmallAngleGrainBoundaries大角度晶界HighAngleGrainBoundaries重合位置點陣CSLLattice晶界的性質(zhì)重合位置點陣與大角度晶界CoincidenceSiteLatticeandLargeAngleGrainBoundaries大角度晶界HREM像（CSL）晶界與
5、晶粒取向差的關系純鋁晶界與晶粒取向差的關系計算值實驗值晶界強化GrainBoundaryStrengtheningHall-Petch公式：ts=to+kd-1/2ss=so+kd-1/2晶界前位錯塞積群數(shù)目n∝{(t-to)×d｝/（b×G）領先位錯處的應力場t(r)∝n×(t-to)=｛(t-to)2×d｝/（b×G）在相鄰晶粒位錯源S2處的分切應力t(r)=f(r)×t(r)={f(r)×(t-to)2×d}/(b×G)當t(r)≥t*時，（t*為位錯源S2開動的臨界應力），S2開動，相鄰晶粒發(fā)生塑性變形，即材料整體開
6、始屈服，此時的外應力t即為該多晶材料的屈服應力tsf(r)×(ts-to)2×d/(b×G)＝t*?ts=to+[t*f(r)bG](-1/2)×d(-1/2)Hall-Petch公式：ts=to+kd(-1/2)S1nS2tr晶界前位錯塞積群數(shù)目n∝{(t-to)×d｝/（b×G）領先位錯處的應力場t(r)∝n×(t-to)=｛(t-to)2×d｝/（b×G）在相鄰晶粒位錯源S2處的分切應力t(r)=f(r)×t(r)={f(r)×(t-to)2×d}/(b×G)當t(r)≥t*時，(t*為位錯源S2開動的臨界應力），S2
7、開動，相鄰晶粒發(fā)生塑性變形，即材料整體開始屈服，此時的外應力t即為該多晶材料的屈服應力tsf(r)×(ts-to)2×d/(b×G)＝t*?ts=to+[t*f(r)bG](-1/2)×d(-1/2)=to+kd(-1/2)晶界的性質(zhì)：晶界的高能量位錯運動的不可逾越的障礙：Hall-Petch關系、細化晶粒同時提高金屬材料常溫強度、塑性與韌性的唯一方法；原子擴散的快速通道：固態(tài)相變形核之場所：溶質(zhì)原子平衡偏聚的場所：晶界偏聚對材料物理、化學、力學性質(zhì)及加工制備工藝性能具有重要影響。降低晶界能：晶界結(jié)合力提高：晶界結(jié)合力降低或
8、變脆：腐蝕、氧化、熔化等自晶界開始：高溫變形之薄弱環(huán)節(jié)：晶界滑動、晶界遷移晶粒易長大晶界的運動（遷移）MigrationofGrainBoundaries晶界遷移的驅(qū)動力相鄰晶粒內(nèi)能差?晶界自由能差：小晶?？s小消失、大晶粒長大?應變能差：高應變晶?？s小消失、低應變晶粒長大ss表面自由能：表
