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晶界的特性有哪些

來源:濟南聯(lián)飛數(shù)控裝備有限公司    日期:2024-06-28 08:43:01    點擊量:


一、晶界處能量較多,晶體中的晶粒具有自發(fā)長大和使界面平直化以減小晶界總面積的趨勢。這樣,晶粒會粗大,它將會降低金屬的強度和韌度。像冷變形金屬在加熱時回復再結(jié)晶后所
發(fā)生的晶粒長大,以及鋼在熱處理時,奧氏體晶粒隨加熱溫度升高或保溫時間延長而長大,就是典型的實例。
 
二、晶界處原子排列為不規(guī)則性,會阻止位錯通過,妨礙塑性變形,宏觀上表現(xiàn)為晶界具有較高的強度,例如,一個只包含兩個晶粒的試樣經(jīng)受拉伸時,變形情況是試樣在晶界附近不易發(fā)生變形,出現(xiàn)了所謂“竹節(jié)”現(xiàn)象。這說明晶界處的強度較高,顯然,晶粒越細,晶界越多,多晶體的塑性變形拉力越大,強度就越高,故生產(chǎn)上總是力求獲得具有細小晶粒的材料。
 
三、晶界處存在較多的晶體缺陷。如空位,位錯等原子在晶界上的擴散速度要比在晶內(nèi)快得多,因此晶界的熔點較低,金屬的熔化總是首先從晶界處開始。
 
四、晶界上具有較高的能量,易于滿足相變所需的能量起伏條件,在固態(tài)相變時,新相往往首先在晶界上形核。例如,在純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時,隨溫度的降低,由轉(zhuǎn)變?yōu)閍-Fe時,a-Fe的晶格的晶核最容易在Y-Fe晶格的晶界處形成,然后通過舊晶體中原子逐漸轉(zhuǎn)移到新晶體的表面上來,新舊晶體的分界面逐漸向舊晶體遷移的方式進行,轉(zhuǎn)變到舊晶體全部消失為止。這時,控制冷卻速度,可以改變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變后的晶粒大小,從而改善金屬的性能。
 
五、晶界的腐蝕速度一般都比晶內(nèi)快,這是晶界上原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)所致。例如,在進行金相分析時,用化學試劑浸蝕表面已拋光鐵試樣,由于晶界腐蝕比晶內(nèi)快,以致在晶界處形成凹槽,因此,在顯微鏡下很容易觀察到黑色的晶界。
 
六、由于晶界處能量的存在,當金屬中含有可降低界面能的異類原子時,它們會向晶界處偏聚,這種現(xiàn)象稱為內(nèi)吸附。例如,當鋼中含有硼元素時,它總是偏聚在奧氏體的晶界處,相反,凡是提高界面能的原子,將會偏聚于晶粒內(nèi)部,稱為反吸附。內(nèi)吸附和反吸附現(xiàn)象對金屬材料的性能及相變過程都有重要影響。

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