界面晶界
时间：2023-02-15 19:18:02 | 来源：营销百科
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界面晶界：在晶界面上，原子排列从一个取向过渡到另一个取向，故晶界处原子排列处于过渡状态。场离子显微镜（见金属和合金的微观分析）可以观察到晶界上原子分布情况,看出晶界是只有2～3个原子厚度的薄层,并且使两个相邻不同取向的晶粒匹配得很好。晶界结构与相邻晶粒之间的取向差（图1中的θ角）有关。取向差比较大 (θ10°)的晶界称为大角度晶界；取向差比较小 (θ10°)的晶界称为小角度晶界。在多晶体材料中，各晶粒之间的取向差大都在30°～40°左右，属于大角度晶界。
小角度晶界 最简单的晶界是倾侧晶界，相当于晶体的两部分沿界面的轴线相对转动θ角,造成晶粒间的取向差。倾侧晶界是由一列平行的刃型位错墙组成。
另一种特殊情况是晶体两部分沿垂直于界面轴旋转一个θ角,形成扭转晶界。扭转晶界是由两组相交的螺型位错所构成。纯粹的倾侧晶界和扭转晶界是晶界的两种特殊形式。一般晶界的旋转轴和界面可以有任意的取向关系，所以实际上小角度晶界是由二维(平面分布)的位错网络所构成。大角度晶界 大角度晶界的结构很难用位错模型描述。随两晶粒间取向差的增大,位错间距变小,当取向差超过10°～15°，相邻位错的核心实际上重叠在一起，失去了单根位错的物理意义。实验指出,晶界性质随取向差和晶界面的不同而改变，一些特殊取向差的大角度晶界比其他任意大角度晶界的能量低；为了解释特殊取向差晶界的性质,提出了大角度晶界的重合位置点阵(CSL)模型，认为这些特殊晶界上的原子中有一定数目是处在晶界两边晶粒点阵的重合位置上。一般用代表两点阵的重合位置密度。
晶界理论 为了研究晶界的几何普遍性理论，博尔曼（W.Bollman）等提出了0－点阵理论。利用这个理论可以建立重合位置点阵，再用几何学方法描述点阵中互相穿插的最近邻阵点的关系。确定晶界的走向以及与理想的重合位置点阵偏离时晶界中二次位错(晶界位错)网络的伯格斯矢量。2013年有人用电子衍射术及高分辨率电子显微术研究了大角度晶界的周期结构获得了0-点阵理论的一些证据
晶界原子结构的计算机模拟计算研究进一步指出：为了获得低的晶界能，特殊重合位置大角度晶界两边的晶粒须作刚体平移，晶界上的原子也须作适当的弛豫。这就使晶界结构偏离理想重合位置点阵模型的原子排列，而由若干原子规则排列的单元周期分布在不规则排列的原子中，这些单元为有限的几种原子紧密排列的多面体。
由于晶界上原子排列偏离理想晶体结构，所以比晶粒内部能量高。
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