材料科学基础课件：面缺陷-表面与晶界结构能量-.pptVIP

Fundamentals of Materials Science 0 绪论 第1章 原子结构与结合键 Atomic Structure and binding bond 第2章 晶体学基础 Basis of Crystallography 第3章 晶体结构 Crystal Structure 第4章 晶体缺陷 Crystal defects 第5章 非晶体与准晶结构 Amorphous and Quasicrystal Structure 第6章 相图 Phase Diagram 第7章 固体扩散 Solid Diffusion 第8章 凝固与结晶 Solidification and Crystallization 第9章 烧结与聚合 Sintering and Polymerization 第10章 固态 相变 Solid Phase Transformation 第4章 晶体缺陷 Crystal Defect 4.1 点缺陷 （Point defect） 4.1.1 点缺陷的类型 4.1.2 点缺陷的浓度 4.1.3 点缺陷对材料性能的影响 4.2 线缺陷（Line defects） 4.2.1 位错的类型 4.2.2 柏氏矢量 4.2.3 位错的运动 4.2.4 位错的应力场 4.2.5 位错与晶体缺陷间的交互作用 4.2.6 位错的增殖与塞积 4.2.7 实际晶体中的位错 4.3 面缺陷 (Surface defects) 4.3.1 晶体表面 4.3.2 晶界结构与能量 4.3.3 单相多晶体中的晶粒形貌 4.3.4 晶界偏析与晶界迁移 4.3.5 相界 4.3 面缺陷 (Surface defects) 4.3.1 晶体表面 4.3.2 晶界结构与能量 4.3.3 单相多晶体中的晶粒形貌 4.3.4 晶界偏析与晶界迁移 4.3.5 相界 表面：结构与性能 晶界：结构，能量，偏析，迁移，晶粒平衡形貌，特性。 相界：第二相形貌。 分界面的聚集状态：五种情况： 引言：基本概念 表面与界面（面缺陷---线缺陷：位错） 通常将分界面一侧为气体（或真空）的情况称为 表面，其余则称为界面。 表面 界面 同相界面 晶粒界---晶界 孪晶界 畴界、堆垛层错 异相界面 同素异构体间的界面 异类成分的相界面 ----相界 表面 界面 固(液）-气（自由表面） 固-液之间的分界面 Pb-Sn合金中的相界 Al/SiC复合材料 研究表面与界面的意义：结构、工艺、性能。 界面构成晶态固体组织的重要组成部分； 界面结构不同于晶体内部，是二维晶体缺陷，性质不同于晶体内部，对晶体整体性能也具有重要影响。 对晶体生长、摩擦、润滑、磨蚀、表面钝化、催化、吸附、扩散及各种表面的热粘附、光（电子）吸收和反射等有重要影响； 晶体中的界面迁移、异类原子在晶界的偏聚、界面的扩散率、材料的力学和物理性能等也都和界面结构有直接的关系。 表面与界面研究是现代材料学科中一个活跃的课题。 本章涉及的内容 界面的结构：与内部有何不同？ 界面的性质： 能量：界面的能量？ 偏析：溶质在晶内与晶界的能量差异？ 迁移：晶界迁移的驱动力？ 晶界迁移的结果？ 平衡形貌： 热力学、力学的平衡态； 单、双相平衡组织形貌的差异？ 定性掌握 4.3.1 晶体表面 16、表面能来源于 ； 一般地，割断的键数 ，表面能越高。 表面，割断的键数 ，表面能最低。因此，晶体的外表面一般为 。 定性掌握 4.3.1 晶体表面 表面：在晶体最表面大约 几个原子层的物质； 形成表面时，割断最近邻的键，配位数减少，表面原子一侧无原子键结合（断键），能量增高----表面能γ ； 表面能的来源： 表面能来源于表面原子的断键。 割断的键数越多，表面能越高。 fcc{100}表面： 断键数与结构 它割断最近邻的键 为4个： fcc：{111}表面，断键数3个； {100}表面，4个； {110}表面，5个。 {110}表面，5个 割断的键数越多，表面能越高。 最密排表面，割断的键数最小，表面能最低。 不同晶面原子排列不同,表面能不同。 密排面作表面，晶体表面能最低。 晶体的外表面，一般是最密排面。 2.清洁表面：无污染的化学纯表面； 无吸附、催化反应、杂质扩散等物理/化学效应。 1.理想表面：结构与晶体内部结构