《晶界與相界》PPT課件.ppt

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1、第十一章固體材料的界面界面:是由一個相過渡到另一相的過渡區(qū)域外部界面：晶體與其他介質(zhì)接觸的部分內(nèi)部界面：晶界、亞晶界、相界、孿晶界界面和內(nèi)部本體的區(qū)別結(jié)構(gòu)化學(xué)組成受力與內(nèi)部本體界面能11.1晶體表面1.理想表面系統(tǒng)不發(fā)生任何變化的表面。理想表面就是指表面的原子位置和電子密度都和體內(nèi)一樣2.清潔表面清潔表面指不存在任何污染的化學(xué)純表面，即不存在吸附、催化反應(yīng)或雜質(zhì)擴(kuò)散等物理、化學(xué)效應(yīng)的表面。高溫?zé)崽幚怼㈦x子轟擊加退火、真空解理、真空沉積、場致蒸發(fā)等才能得到清潔表面，同時還必須保持在1．33X10-10Pa的超高真空中弛豫:表面附

2、近的點(diǎn)陣常數(shù)發(fā)生明顯的變化重構(gòu):表面原子重新排列，形成不同于體內(nèi)的晶面。3．吸附表面吸附有外來原子的表面11.2表面吸附與偏析附吸:指氣相中的原子或分子沾集在固體(或液體)表面上偏析:指固溶體(或溶液)中的溶質(zhì)原子富集在表面層內(nèi)1.表面偶電層表面形成一個勢壘．一些具有較大動能的電子可以穿透勢壘，在表面形成一層稀薄的電子云，而體內(nèi)鄰近表面處的電子云密度有所降低，于是在表面形成一個偶電層．2．物理吸附與化學(xué)吸附?物理吸附是反應(yīng)分子靠范德華力吸附在固體表面上化學(xué)吸附，吸附劑和吸附物的原子和分子間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，改變了吸附分子的結(jié)構(gòu)，類

3、似化學(xué)反應(yīng)。作用力為靜電庫侖力?；瘜W(xué)吸附可分為：離子吸附：發(fā)生完全的電子轉(zhuǎn)移，吸附劑和被吸附物質(zhì)變成離子，兩者的結(jié)合為離子鍵化學(xué)吸附：吸附劑和被吸附物質(zhì)電子轉(zhuǎn)移不完全，兩者之一或雙方都提供電子作為共有化電子，形成局部價鍵，結(jié)合力是共有化電子與離子實之間的靜電庫侖力不同點(diǎn)：①吸附熱不同：化學(xué)吸附熱大于物理吸附熱②吸附和脫附的速率不同：化學(xué)吸附和脫附速率比物理吸附的慢③吸附的選擇性不同：化學(xué)吸附有選擇性④吸附層的厚度不同：化學(xué)吸附單層，物理吸附可以單層和多層⑤吸附態(tài)的光譜不同：物理吸附使峰位移化學(xué)吸附產(chǎn)生新峰物理吸附與化學(xué)吸附的關(guān)

4、系?有些化學(xué)吸附要經(jīng)過物理吸附之后才能進(jìn)行?可能相互轉(zhuǎn)化?有時難于區(qū)別吸附的平衡吸附量取決于吸附劑和吸附物質(zhì)本身，與溫度、壓力也有一定的關(guān)系恒溫吸附情況下的化學(xué)勢可以通過控制氣壓來固定。偏析情況下的化學(xué)勢可以通過控制體相中溶質(zhì)的成分固定。將與表面平衡的蒸汽看成理想氣體一、晶界二維晶界11.3、晶界與相界三維晶界1、小角度晶界1）對稱傾側(cè)晶界2）非對稱傾側(cè)晶界3）扭轉(zhuǎn)晶界2、大角度晶界若界面原子同時處于兩相點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)上，即兩相原子在相界面上完全匹配時，該相界稱為共格相界二、相界兩相原子在相界面上無任何匹配關(guān)系，則該相界稱為非共格相

5、界。當(dāng)兩相結(jié)構(gòu)相近而原子間距相差較大時，可形成半共格界面。界面的部分共格關(guān)系主要是通過一組刃型位錯來調(diào)整和維持。半共格界面上的位錯間距取決于晶面的錯配度δδ很小，D很大，趨向共格δ很大，D很大，即為非共格界面的特性1）界面能：晶界上原子排列不規(guī)則，處于較為的能量狀態(tài)，因此形成單位面積時所增加的能量稱為晶界能。大角度晶界能最高，小角度晶界能較低，且位向差越小，晶界能越低，孿晶界界面能最低。對合金相中相界，非共格界面能最高，共格相界能最低。半共格居中。2）晶界在室溫下對材料有強(qiáng)化作用。3）相變時新相常在晶界上形核。4）晶界熔點(diǎn)較

6、低。5）晶界的腐蝕過程比晶內(nèi)快。6）晶界常聚集較多的微量元素，晶界偏聚（吸附）