材料科学基础晶体缺陷七学习教案.pptx

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1、会计学1材料科学基础材料科学基础(jch)晶体缺陷七晶体缺陷七第一页，共40页。本节要求本节要求本节要求本节要求(yoqi)(yoqi)(yoqi)(yoqi)掌握的主要内容掌握的主要内容掌握的主要内容掌握的主要内容n n需掌握的概念以及难点需掌握的概念以及难点需掌握的概念以及难点需掌握的概念以及难点(ndin)(ndin)(ndin)(ndin)n n晶界的特性晶界的特性晶界的特性晶界的特性(大、小角度晶界大、小角度晶界大、小角度晶界大、小角度晶界)、孪晶界、相界的类型、孪晶界、相界的类型、孪晶界、相界的类型、孪晶界、相界的类型第1页/共39页第二页，共40页。3.3 3.3 表面表面表面表

2、面(biomin)(biomin)与界面与界面与界面与界面 面面面面 缺缺缺缺 陷陷陷陷 的的的的 特特特特 征征征征：晶晶晶晶 体体体体 材材材材 料料料料 中中中中 存存存存 在在在在 着着着着 许许许许 多多多多 界界界界 面面面面，如如如如（外外外外）表表表表 面面面面（surfacesurface）与与与与内内内内界界界界面面面面（interfaceinterface）等等等等。界界界界面面面面通通通通常常常常包包包包含含含含几几几几个个个个原原原原子子子子层层层层厚厚厚厚的的的的区区区区域域域域，该该该该区区区区域域域域内内内内的的的的原原原原子子子子排排排排列列列列甚甚甚甚至至至

3、至化化化化学学学学成成成成分分分分往往往往往往往往(wngwng)(wngwng)不不不不同同同同于于于于晶晶晶晶体体体体内内内内部部部部，又又又又因因因因其其其其在在在在三三三三维维维维空空空空间间间间表表表表现现现现为为为为一一一一个个个个方方方方向向向向上上上上尺尺尺尺寸寸寸寸很很很很小小小小，另另另另外外外外两两两两个方向上尺寸较大，故称为面缺陷（个方向上尺寸较大，故称为面缺陷（个方向上尺寸较大，故称为面缺陷（个方向上尺寸较大，故称为面缺陷（interfacial defectsinterfacial defects）。）。）。）。面面缺缺陷陷类类型型：表表面面(surface)指指固

4、固体体材材料料与与气气体体或或液液体体的的分分界界面面(jimin)；内内界界面面(jimin)(interface)包包括括晶晶界界(grain boundaries)、孪孪 晶晶 界界(twin boundaries)、亚亚 晶晶 界界（sub-boundaries）、相相界界(phase boundaries)及及层层错错(stacking faults)等。等。界界面面(jimin)的的存存在在对对晶晶体体的的力力学学、物物理理和和化化学学等等性性能能产产生生着重要的影响。着重要的影响。第2页/共39页第三页，共40页。表面表面表面表面(crystal surface)(crystal

5、 surface)：固体材料与气体或液体的分界面：固体材料与气体或液体的分界面：固体材料与气体或液体的分界面：固体材料与气体或液体的分界面内界面内界面内界面内界面(interface)(interface)：晶界、亚晶界、孪晶界、相界、层错：晶界、亚晶界、孪晶界、相界、层错：晶界、亚晶界、孪晶界、相界、层错：晶界、亚晶界、孪晶界、相界、层错晶界晶界晶界晶界(grain boundaries)(grain boundaries)：位向不同的相邻晶粒之间的界面。：位向不同的相邻晶粒之间的界面。：位向不同的相邻晶粒之间的界面。：位向不同的相邻晶粒之间的界面。亚亚亚亚晶晶晶晶界界界界(sub-boun

6、daries)(sub-boundaries)：晶晶晶晶粒粒粒粒又又又又可可可可分分分分为为为为更更更更小小小小的的的的亚亚亚亚晶晶晶晶粒粒粒粒。一一一一般般般般(ybn)(ybn)晶晶晶晶粒粒粒粒尺尺尺尺寸寸寸寸为为为为1525m1525m。亚亚亚亚晶晶晶晶粒粒粒粒尺尺尺尺寸寸寸寸为为为为1m1m。亚亚亚亚晶晶晶晶粒粒粒粒之之之之间间间间的的的的界面称为亚晶界。界面称为亚晶界。界面称为亚晶界。界面称为亚晶界。孪孪孪孪晶晶晶晶界界界界(twin(twin boundaries)boundaries)：相相相相邻邻邻邻两两两两晶晶晶晶粒粒粒粒的的的的原原原原子子子子，相相相相对对对对一一一一定定

7、定定晶晶晶晶面面面面呈镜面对称排列，这两晶粒间的界面叫孪晶界。呈镜面对称排列，这两晶粒间的界面叫孪晶界。呈镜面对称排列，这两晶粒间的界面叫孪晶界。呈镜面对称排列，这两晶粒间的界面叫孪晶界。相相相相界界界界(phase(phase boundaries)boundaries):合合合合金金金金的的的的组组组组织织织织往往往往往往往往由由由由多多多多个个个个相相相相组组组组成成成成，不不不不同同同同的的的的相相相相具有不同的晶体结构和化学成分，两个相之间的界面。具有不同的晶体结构和化学成分，两个相之间的界面。具有不同的晶体结构和化学成分，两个相之间的界面。具有不同的晶体结构和化学成分，两个相之间的

8、界面。层错层错层错层错(stacking faults):(stacking faults):面缺陷面缺陷(quxin)类型：类型：第3页/共39页第四页，共40页。从原子结合的角度看，晶体表面结构的主要特点从原子结合的角度看，晶体表面结构的主要特点(tdin)(tdin)是存在着不饱和键力及范德瓦耳斯力。不论是是存在着不饱和键力及范德瓦耳斯力。不论是金属晶体、离子晶体或者是共价晶体，由于表面原子的金属晶体、离子晶体或者是共价晶体，由于表面原子的近邻原子数减少，其相应的结合键数也减少，或者说，近邻原子数减少，其相应的结合键数也减少，或者说，结合键尚未饱和，因此表面原子有强烈的倾向与环境中结合键

9、尚未饱和，因此表面原子有强烈的倾向与环境中的原子或分子相互作用，发生电子交换，使结合键趋于的原子或分子相互作用，发生电子交换，使结合键趋于饱和。饱和。晶体表面的范德瓦耳斯力可以作如下理解：晶晶体表面的范德瓦耳斯力可以作如下理解：晶体表层原子在不均匀力场作用下会偏离其平衡位置而移体表层原子在不均匀力场作用下会偏离其平衡位置而移向晶体内部，但是正、负离子向晶体内部，但是正、负离子(或正、负电荷或正、负电荷)偏离的程偏离的程度不同，结果在晶体表面或多或少地产生了双电层。度不同，结果在晶体表面或多或少地产生了双电层。第4页/共39页第五页，共40页。图 离子晶体表面的双电层第5页/共39页第六页，共4

10、0页。外外外外 表表表表 面面面面 表面表面表面表面(crystal surface)(crystal surface)偏偏偏偏离离离离平平平平衡衡衡衡位位位位置置置置的的的的并并并并造造造造成成成成(zo(zo chn)chn)表表表表层层层层点点点点阵阵阵阵畸畸畸畸变变变变的的的的且且且且影影影影响响响响到到到到邻邻邻邻近近近近的的的的能能能能量量量量比比比比内内内内部部部部高高高高的的的的几几几几层层层层高高高高能能能能量量量量的的的的原子层。原子层。原子层。原子层。表面能表面能表面能表面能(）：晶体表面单位面积自由能的增加）：晶体表面单位面积自由能的增加）：晶体表面单位面积自由能的增加

11、）：晶体表面单位面积自由能的增加第6页/共39页第七页，共40页。外外外外 表表表表 面面面面 影响影响影响影响 的因素：的因素：的因素：的因素：(1)(1)与与与与晶晶晶晶体体体体表表表表面面面面原原原原子子子子排排排排列列列列的的的的致致致致密密密密程程程程度度度度有有有有关关关关。原子密排的表面具有最小的表面能。原子密排的表面具有最小的表面能。原子密排的表面具有最小的表面能。原子密排的表面具有最小的表面能。(2)(2)还还还还与与与与晶晶晶晶体体体体表表表表面面面面曲曲曲曲率率率率有有有有关关关关。曲曲曲曲率率率率半半半半径径径径小小小小,曲率大曲率大曲率大曲率大,愈大。愈大。愈大。愈大

12、。(3)(3)外外外外部部部部质质质质的的的的性性性性质质质质。介介介介质质质质(jizh)(jizh)不不不不同同同同,则则则则 不同。不同。不同。不同。(4)(4)还还还还与与与与晶晶晶晶体体体体性性性性质质质质有有有有关关关关。晶晶晶晶体体体体本本本本身身身身结结结结合合合合能能能能高高高高，则则则则 大。大。大。大。第7页/共39页第八页，共40页。第8页/共39页第九页，共40页。晶界和亚晶界晶界和亚晶界晶界和亚晶界晶界和亚晶界 单晶体：其内部晶格单晶体：其内部晶格(jn)(jn)方位完全一致的晶体。方位完全一致的晶体。多晶体：由许多彼此方位不同、外形不规则多晶体：由许多彼此方位不同

13、、外形不规则 的小晶体组成的晶体结构。的小晶体组成的晶体结构。这些小晶体称之为晶粒。这些小晶体称之为晶粒。晶粒平均直径晶粒平均直径:0.015-0.25mm:0.015-0.25mm光学显微镜下纯铁组织光学显微镜下纯铁组织晶晶粒粒示示意意图图多晶体示意图多晶体示意图第9页/共39页第十页，共40页。晶界和亚晶界晶界和亚晶界晶界和亚晶界晶界和亚晶界 uu晶晶晶晶界界界界(grain(grain boundary)boundary)：属属属属于于于于同同同同一一一一固固固固相相相相但但但但位位位位向向向向不不不不同同同同的的的的晶粒之间的界面称为晶界晶粒之间的界面称为晶界晶粒之间的界面称为晶界晶粒

14、之间的界面称为晶界(grain boundary)(grain boundary)。uu亚亚亚亚晶晶晶晶界界界界(subgrain(subgrain boundary)boundary)：每每每每个个个个晶晶晶晶粒粒粒粒有有有有时时时时又又又又由由由由若若若若干干干干个个个个位位位位向向向向稍稍稍稍有有有有差差差差异异异异的的的的亚亚亚亚晶晶晶晶粒粒粒粒所所所所组组组组成成成成(z(z chn)chn)，相相相相邻邻邻邻亚亚亚亚晶晶晶晶粒间的界面称为亚晶界粒间的界面称为亚晶界粒间的界面称为亚晶界粒间的界面称为亚晶界(sub-grain boundary)(sub-grain boundary)

15、。uu晶晶晶晶粒粒粒粒的的的的平平平平均均均均直直直直径径径径通通通通常常常常在在在在0.0150.25mm0.0150.25mm范范范范围围围围内内内内，而而而而亚亚亚亚晶晶晶晶粒的平均直径则通常为粒的平均直径则通常为粒的平均直径则通常为粒的平均直径则通常为0.001mm0.001mm的范围内。的范围内。的范围内。的范围内。在晶粒内部还存在许多位向差极小（在晶粒内部还存在许多位向差极小（1）的亚结构）的亚结构(jigu)，称为亚晶粒，称为亚晶粒第10页/共39页第十一页，共40页。根据晶界两侧晶粒位相差根据晶界两侧晶粒位相差(xin ch)的不同可分为小角度晶界和的不同可分为小角度晶界和大角

16、度晶界。亚晶界属于小角度晶界。大角度晶界。亚晶界属于小角度晶界。图 晶界与亚晶界示意图第11页/共39页第十二页，共40页。晶界和亚晶界晶界和亚晶界晶界和亚晶界晶界和亚晶界 确确确确定定定定晶晶晶晶界界界界位位位位置置置置用用用用：二二二二维维维维点点点点阵阵阵阵中中中中晶晶晶晶界界界界位位位位置置置置可可可可用用用用两两两两个个个个晶晶晶晶粒粒粒粒 的的的的 位位位位 向向向向 差差差差 和和和和 晶晶晶晶 界界界界 相相相相 对对对对 于于于于 一一一一 个个个个 点点点点 阵阵阵阵 某某某某 一一一一 平平平平 面面面面(pngmin)(pngmin)的的的的夹夹夹夹角角角角 来来来来确

17、确确确定定定定。根根根根据据据据相相相相邻邻邻邻晶晶晶晶粒粒粒粒之之之之间间间间位位位位向差向差向差向差 角的大小不同可将晶界分为两类：角的大小不同可将晶界分为两类：角的大小不同可将晶界分为两类：角的大小不同可将晶界分为两类：按按按按 的大小分类：的大小分类：的大小分类：的大小分类：小角度晶界小角度晶界小角度晶界小角度晶界10 1010第12页/共39页第十三页，共40页。第13页/共39页第十四页，共40页。1 1 1 1、小角度、小角度、小角度、小角度(jiod)(jiod)(jiod)(jiod)晶界晶界晶界晶界 小小小小角角角角度度度度晶晶晶晶界界界界（low low low low

18、angle angle angle angle grain grain grain grain boundaries boundaries boundaries boundaries）：由一系列相隔一定距离的刃型位错所组成。由一系列相隔一定距离的刃型位错所组成。由一系列相隔一定距离的刃型位错所组成。由一系列相隔一定距离的刃型位错所组成。分类：分类：分类：分类：(1)(1)(1)(1)对对对对称称称称(duchn)(duchn)(duchn)(duchn)倾倾倾倾斜斜斜斜界界界界面面面面（tilt tilt tilt tilt boundaryboundaryboundaryboundary）：

19、晶晶晶晶界界界界平平平平面面面面为为为为两两两两个个个个相相相相邻邻邻邻晶晶晶晶粒粒粒粒的的的的对对对对称称称称(duchn)(duchn)(duchn)(duchn)面面面面。是是是是由由由由一一一一列列列列平平平平行行行行的的的的刃刃刃刃型型型型位位位位错错错错所所所所组组组组成成成成。相相相相邻邻邻邻位位位位错错错错距距距距离离离离D D D D与与与与 b b b b、之之之之间间间间关系：关系：关系：关系：第14页/共39页第十五页，共40页。对称对称对称对称(duchn)(duchn)(duchn)(duchn)倾侧晶界倾侧晶界倾侧晶界倾侧晶界第15页/共39页第十六页，共40页。

20、(2)(2)(2)(2)不不不不对对对对称称称称倾倾倾倾斜斜斜斜(qngxi)(qngxi)(qngxi)(qngxi)界界界界面面面面：两两两两晶晶晶晶粒粒粒粒不不不不以以以以二二二二者者者者晶晶晶晶界界界界为为为为对对对对称称称称的的的的晶晶晶晶界界界界看看看看成成成成两两两两组组组组 互互互互相相相相垂垂垂垂直直直直的的的的刃刃刃刃型型型型位位位位错错错错排排排排列列列列而而而而成成成成的的的的。两两两两位位位位错错错错各各各各自自自自的的的的间间间间距距距距为为为为DDDD和和和和DDDD，则有：，则有：，则有：，则有：(3)扭扭转转晶晶界界（twist boundary）：将将一一块

21、块晶晶体体沿沿横横断断面面切切开开,并并使使上上下下部部分分晶晶体体绕绕轴轴转转动动(zhun dng)角角,再再与与下下部部分分不不动动晶晶体体粘粘在在一一起起形形成成。可可看看成是由互相交叉的螺位错所组成。成是由互相交叉的螺位错所组成。第16页/共39页第十七页，共40页。2 2、大角度大角度大角度大角度(jiod)(jiod)晶界晶界晶界晶界 大大大大角角角角度度度度晶晶晶晶界界界界（high high angle angle grain grain boundaries boundaries）为为为为原原原原子子子子呈呈呈呈不不不不规规规规则则则则排排排排列列列列的的的的一一一一过过过

22、过渡渡渡渡层层层层。大大大大多多多多数数数数晶晶晶晶粒粒粒粒之之之之间间间间的的的的晶晶晶晶界界界界都都都都属属属属于大角度晶界。于大角度晶界。于大角度晶界。于大角度晶界。重重重重合合合合位位位位置置置置点点点点阵阵阵阵（coincidence coincidence site site latticelattice）模模模模型型型型：图图图图3.653.65，该该该该模模模模型型型型说说说说明明明明(shumng)(shumng)，在在在在大大大大角角角角度度度度晶晶晶晶界界界界结结结结构构构构中中中中将将将将存存存存在一定数量重合点阵原子。在一定数量重合点阵原子。在一定数量重合点阵原子。在

23、一定数量重合点阵原子。第17页/共39页第十八页，共40页。晶体结构旋转轴转动角度（度）重合位 置密度体心立方10011011011011111136.970.538.950.560.038.21/51/31/91/111/31/7面心 立方10011011111136.938.960.038.21/51/91/71/7第18页/共39页第十九页，共40页。大角度大角度大角度大角度(jiod)(jiod)(jiod)(jiod)晶界晶界晶界晶界第19页/共39页第二十页，共40页。3 3、晶界能、晶界能、晶界能、晶界能 晶晶晶晶界界界界能能能能：形形形形成成成成单单单单位位位位面面面面积积积积

24、(min(min j)j)界界界界面面面面时时时时，系系系系统统统统的的的的自自自自由由由由能能能能变变变变化。化。化。化。单位：单位：单位：单位：J/J/。第20页/共39页第二十一页，共40页。3、晶界能、晶界能 由图看出，小角晶由图看出，小角晶由图看出，小角晶由图看出，小角晶界模型只能在界模型只能在界模型只能在界模型只能在1010以内以内以内以内符合，超出符合，超出符合，超出符合，超出(choch)10(choch)10，计算，计算，计算，计算值（虚线）与实验值值（虚线）与实验值值（虚线）与实验值值（虚线）与实验值(实线实线实线实线)不再符合。公式不再符合。公式不再符合。公式不再符合。公

25、式对扭转晶界也适用，对扭转晶界也适用，对扭转晶界也适用，对扭转晶界也适用，但位错能相关的系数但位错能相关的系数但位错能相关的系数但位错能相关的系数 0 0和和和和A A不同。不同。不同。不同。第21页/共39页第二十二页，共40页。3 3、晶界能、晶界能、晶界能、晶界能 大角度晶界能量与大角度晶界能量与无关无关(wgun)，基本上为一恒定值，基本上为一恒定值，0.25-1.0 J/；在平衡状态时，三叉晶界的各面角均趋与稳；在平衡状态时，三叉晶界的各面角均趋与稳定状态，此时定状态，此时1=2=3=120。u 利用三角形的正弦(zhngxin)定理，以及诱导公式第22页/共39页第二十三页，共40

26、页。4 4、晶界特征、晶界特征、晶界特征、晶界特征(tzhng)(tzhng)（1 1）晶界处点畸变大，存在晶界能。）晶界处点畸变大，存在晶界能。）晶界处点畸变大，存在晶界能。）晶界处点畸变大，存在晶界能。（2 2）常常常常温温温温下下下下晶晶晶晶界界界界的的的的存存存存在在在在会会会会对对对对位位位位错错错错的的的的运运运运动动动动起起起起阻阻阻阻碍碍碍碍运运运运动动动动，使使使使塑塑塑塑型型型型变变变变形形形形抗抗抗抗力力力力提提提提高，使晶体（材料）的硬度和强度提高。高，使晶体（材料）的硬度和强度提高。高，使晶体（材料）的硬度和强度提高。高，使晶体（材料）的硬度和强度提高。（3 3）晶晶

27、晶晶界界界界处处处处原原原原子子子子具具具具有有有有(jyu)(jyu)较较较较高高高高的的的的动动动动能能能能，且且且且晶晶晶晶界界界界处处处处存存存存在在在在大大大大量量量量缺缺缺缺陷陷陷陷。原原原原子子子子在晶界处扩散比晶内快得多。在晶界处扩散比晶内快得多。在晶界处扩散比晶内快得多。在晶界处扩散比晶内快得多。（4 4）固态相变时易在晶界处形成新核。）固态相变时易在晶界处形成新核。）固态相变时易在晶界处形成新核。）固态相变时易在晶界处形成新核。（5 5）晶界上富集杂质原子多，熔点低，加热时容易过烧。）晶界上富集杂质原子多，熔点低，加热时容易过烧。）晶界上富集杂质原子多，熔点低，加热时容易过

28、烧。）晶界上富集杂质原子多，熔点低，加热时容易过烧。（6 6）晶界腐蚀速度比晶内快。）晶界腐蚀速度比晶内快。）晶界腐蚀速度比晶内快。）晶界腐蚀速度比晶内快。（7 7）晶界具有）晶界具有）晶界具有）晶界具有(jyu)(jyu)不同与晶内的物理性质。不同与晶内的物理性质。不同与晶内的物理性质。不同与晶内的物理性质。亚晶界属与小角度亚晶界属与小角度(jiod)晶界，为各种亚结构的晶界，为各种亚结构的交界，大小和尺寸与热加工条件有关。交界，大小和尺寸与热加工条件有关。第23页/共39页第二十四页，共40页。亚晶界亚晶界亚晶界亚晶界第24页/共39页第二十五页，共40页。5 5、界面、界面、界面、界面(

29、jimin)(jimin)对材料性能的影对材料性能的影对材料性能的影对材料性能的影响响响响界面是晶体中的面缺陷，对晶体材料的性质和转变过程有重要影响界面是晶体中的面缺陷，对晶体材料的性质和转变过程有重要影响;界面阻碍界面阻碍(z i)(z i)位错运动，引起界面强化，提高材料的强度。界面阻碍位错运动，引起界面强化，提高材料的强度。界面阻碍(z(z i)i)变形，使变形分布均匀、提高材料的塑性，强度、塑性的提高相应使材料变形，使变形分布均匀、提高材料的塑性，强度、塑性的提高相应使材料韧性也得到改善。因此，界面的增加，得到细晶组织，可大大改善材料的力学韧性也得到改善。因此，界面的增加，得到细晶组织

30、，可大大改善材料的力学性能性能;界面具有高的能量，化学介质不稳定，产生晶界腐蚀，故影响材料的化学性能界面具有高的能量，化学介质不稳定，产生晶界腐蚀，故影响材料的化学性能;界面也影响材料的物理性能，如材料组织中晶粒增大，界面减少，可提高导磁界面也影响材料的物理性能，如材料组织中晶粒增大，界面减少，可提高导磁率，降低矫顽力率，降低矫顽力;第25页/共39页第二十六页，共40页。在高温下界面强度降低，成为薄弱环节在高温下界面强度降低，成为薄弱环节;界面影响形变过程及形变金属加热时发生的再结晶过程。界面增界面影响形变过程及形变金属加热时发生的再结晶过程。界面增大变形阻力，增加变形储能，影响到再结晶时的

31、形核，细小晶粒大变形阻力，增加变形储能，影响到再结晶时的形核，细小晶粒组织可增大再结晶的形核率，再结晶时晶核的长大和再结晶后晶组织可增大再结晶的形核率，再结晶时晶核的长大和再结晶后晶粒的长大都是界面迁移过程粒的长大都是界面迁移过程;结晶凝固和固态相变都是新相生结晶凝固和固态相变都是新相生(xin shn)核和核心长大过核和核心长大过程，形核依附界面，长大依靠界面迁移；因此，界面的结构和特程，形核依附界面，长大依靠界面迁移；因此，界面的结构和特性影响凝固和相变过程性影响凝固和相变过程;由于界面的重要影响，受到广泛的重视，成为材料科学的重要由于界面的重要影响，受到广泛的重视，成为材料科学的重要组成

32、内容。组成内容。第26页/共39页第二十七页，共40页。孪晶界孪晶界孪晶界孪晶界 孪孪孪孪晶晶晶晶（twin twin）的的的的定定定定义义义义(dngy)(dngy)：u孪晶是指两个晶体孪晶是指两个晶体(或一个晶体或一个晶体的两部分的两部分)沿一个公共晶面构成沿一个公共晶面构成镜面对称的位向关系镜面对称的位向关系(gun x)(gun x)，这两个晶体就称为，这两个晶体就称为“孪晶孪晶(twin)”(twin)”，此公共晶面就称孪，此公共晶面就称孪晶面。晶面。图 孪晶界第27页/共39页第二十八页，共40页。孪晶界孪晶界孪晶界孪晶界 孪晶分类孪晶分类孪晶分类孪晶分类(fn li)(fn li

33、)：共格孪晶面（共格孪晶面（共格孪晶面（共格孪晶面（coherent twin boundarycoherent twin boundary）：）：）：）：非共格孪晶面非共格孪晶面非共格孪晶面非共格孪晶面(non-coherent twin boundary(non-coherent twin boundary）：）：）：）：孪孪孪孪晶晶晶晶的的的的形形形形成成成成常常常常常常常常与与与与晶晶晶晶体体体体中中中中的的的的堆堆堆堆垛垛垛垛层层层层错错错错有有有有密密密密切切切切关关关关系系系系，高不易形成孪晶。高不易形成孪晶。高不易形成孪晶。高不易形成孪晶。fcc fcc结构结构结构结构 孪晶面

34、为孪晶面为孪晶面为孪晶面为111 111 bcc bcc结构结构结构结构 孪晶面为孪晶面为孪晶面为孪晶面为112 112 依照形成原因不同依照形成原因不同(b tn)分为：变形孪晶、生长孪晶、分为：变形孪晶、生长孪晶、退火孪晶退火孪晶第28页/共39页第二十九页，共40页。面心立方晶体是以面心立方晶体是以面心立方晶体是以面心立方晶体是以111111面按面按面按面按ABCABCABCABC的的的的顺序堆垛而成的，可用顺序堆垛而成的，可用顺序堆垛而成的，可用顺序堆垛而成的，可用表示。表示。表示。表示。如果从某一层开始，其堆垛顺序发生颠如果从某一层开始，其堆垛顺序发生颠如果从某一层开始，其堆垛顺序发

35、生颠如果从某一层开始，其堆垛顺序发生颠倒，就成为倒，就成为倒，就成为倒，就成为ABCACBACBAABCACBACBA，即，即，即，即，则上下两部分晶体就，则上下两部分晶体就，则上下两部分晶体就，则上下两部分晶体就构成了镜面对称的孪晶关系。可以看构成了镜面对称的孪晶关系。可以看构成了镜面对称的孪晶关系。可以看构成了镜面对称的孪晶关系。可以看出出出出CACCAC处相当于堆垛层错，接着就处相当于堆垛层错，接着就处相当于堆垛层错，接着就处相当于堆垛层错，接着就按倒过来按倒过来按倒过来按倒过来(gu(gu li)li)的顺序堆垛，仍属正常的的顺序堆垛，仍属正常的的顺序堆垛，仍属正常的的顺序堆垛，仍属正

36、常的fccfcc堆垛堆垛堆垛堆垛顺序，但与出现层错之前的那部分晶体顺顺序，但与出现层错之前的那部分晶体顺顺序，但与出现层错之前的那部分晶体顺顺序，但与出现层错之前的那部分晶体顺序正好相反，故形成了对称关系。序正好相反，故形成了对称关系。序正好相反，故形成了对称关系。序正好相反，故形成了对称关系。孪晶的形成孪晶的形成(xngchng)与堆垛层错有密切关系与堆垛层错有密切关系 第29页/共39页第三十页，共40页。第30页/共39页第三十一页，共40页。铜合金中的孪晶铜合金中的孪晶第31页/共39页第三十二页，共40页。相界相界相界相界 相相相相界界界界(phase(phase boundary)

37、boundary)：具具具具有有有有不不不不同同同同结结结结构构构构的的的的两两两两相相相相之之之之间间间间的的的的分分分分界面界面界面界面按相界面上原子间匹配程度分为：按相界面上原子间匹配程度分为：按相界面上原子间匹配程度分为：按相界面上原子间匹配程度分为：共格界面、半共格界面、非共格界面共格界面、半共格界面、非共格界面共格界面、半共格界面、非共格界面共格界面、半共格界面、非共格界面1 1、共格界面、共格界面、共格界面、共格界面(coherent phase boundary)(coherent phase boundary)：特特特特征征征征：界界界界面面面面两两两两侧侧侧侧的的的的保保保

38、保持持持持一一一一定定定定的的的的位位位位向向向向关关关关系系系系，沿沿沿沿界界界界面面面面两两两两相相相相具具具具有有有有相相相相同同同同或或或或近近近近似似似似(jn(jn s)s)的的的的原原原原子子子子排排排排列列列列，两两两两相相相相在在在在界界界界面面面面上上上上原原原原子匹配得好，界面上能量高。子匹配得好，界面上能量高。子匹配得好，界面上能量高。子匹配得好，界面上能量高。理想的完全理想的完全(wnqun)共格界面只有在孪晶共格界面只有在孪晶面（界）。面（界）。第32页/共39页第三十三页，共40页。半半半半共共共共格格格格界界界界面面面面(jimin)(jimin)上上上上的的的

39、的位位位位错错错错间间间间距距距距取取取取决决决决于于于于相相相相界界界界处处处处两相匹配晶面的错配度（两相匹配晶面的错配度（两相匹配晶面的错配度（两相匹配晶面的错配度（）特征：沿相界面每隔一定距离产生一个刃型位错，除刃特征：沿相界面每隔一定距离产生一个刃型位错，除刃型位错线上的原子外，其余型位错线上的原子外，其余(qy)原子都是共格的。所原子都是共格的。所以半共格界面是由共格区和非共格区相间组成。以半共格界面是由共格区和非共格区相间组成。2、半半 共共 格格 界界 面面(jimin)（semi-coherent phase boundary)3、非共格界面（、非共格界面（noncoheren

40、t phase boundary）特征：原子不规则排列的薄层为两相的过渡层。特征：原子不规则排列的薄层为两相的过渡层。第33页/共39页第三十四页，共40页。第34页/共39页第三十五页，共40页。具有完善具有完善具有完善具有完善(wnshn)(wnshn)(wnshn)(wnshn)共格关系的界面共格关系的界面共格关系的界面共格关系的界面第35页/共39页第三十六页，共40页。具有具有具有具有(jyu)(jyu)(jyu)(jyu)弹性畸变的共格界面弹性畸变的共格界面弹性畸变的共格界面弹性畸变的共格界面第36页/共39页第三十七页，共40页。半共格界面半共格界面半共格界面半共格界面(jimin)(jimin)(jimin)(jimin)第37页/共39页第三十八页，共40页。非共格界面非共格界面非共格界面非共格界面(jimin)(jimin)(jimin)(jimin)第38页/共39页第三十九页，共40页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)。第39页/共39页第四十页，共40页。