無(wú)極非金屬材料分類(lèi)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

1、無(wú)極非金屬材料分類(lèi)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)741742 第5講 表面與界面一、固體的表面 在穩(wěn)定狀態(tài)下，自然界的物質(zhì)通常以氣-液-固三種形態(tài)存在。三者之中，任何兩相或兩相以上的物質(zhì)共存時(shí)，會(huì)分別形成氣-液、氣-固、液-液、液-固、固-固以及氣-液-固多相界面。 通常所講的固體表面實(shí)際上是指氣-固兩相界面，而看到的液體表面則是氣-液兩相界面。743 在不同的技術(shù)學(xué)科中，人們對(duì)材料表面的尺度往往有不同的劃分和理解。 從結(jié)晶學(xué)和固體物理學(xué)考慮，表面是指晶體三維周期結(jié)構(gòu)同真空之間的過(guò)渡區(qū)，它包括不具備三維結(jié)構(gòu)特征的最外原子層，如一個(gè)或數(shù)個(gè)原子層的區(qū)域。材料學(xué)中通常將氣相（或真空）與凝聚相之間的分界面稱(chēng)為表面。744

2、 從實(shí)用技術(shù)學(xué)科角度考慮，表面是指結(jié)構(gòu)、物性、質(zhì)點(diǎn)（原子、分子、離子）的能量狀態(tài)和受力情況等與體相不相同的整個(gè)表面層,它的尺度范圍常常隨著客觀(guān)物體表面狀況的不同而改變，也隨著不同技術(shù)學(xué)科領(lǐng)域研究所感興趣的表面深度不同而給表面以不同尺度范圍的劃分。745 1、概念 表面：指一個(gè)相和它本身蒸氣（或真空）相接觸的分界面。 界面：指一個(gè)相和另一個(gè)結(jié)構(gòu)不同的相接觸時(shí)的分界面。理想晶體：任一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都處在三維無(wú)限連續(xù)的空間中，質(zhì)點(diǎn)周?chē)饔铆h(huán)境完全相同。實(shí)際晶體：處于物體表面的質(zhì)點(diǎn)，其連續(xù)排列被中斷，質(zhì)點(diǎn)受力狀態(tài)不同于內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)，處于較高的能態(tài)，所以導(dǎo)致材料呈現(xiàn)一系列特殊的性質(zhì)。746 例如：1kg直徑為102

3、米的石英變成109米的石英時(shí)，表面積和表面能增加143倍。 由于高分散系比低分散系能量高得多，必然使物系性質(zhì)表現(xiàn)出很大的差異。 物理性質(zhì)：熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、蒸汽壓、溶解度、吸附、 潤(rùn)濕和燒結(jié)活性等 化學(xué)性質(zhì)：化學(xué)活性、催化、固相反應(yīng)等 7472、固體的表面現(xiàn)象 處于任何相態(tài)的任何物質(zhì)的表面與其體相相比較, 二者在組成、結(jié)構(gòu)、性能、質(zhì)點(diǎn)（原子、分子、離子）的能量狀態(tài)和受力情況等方面均有差別，由此而產(chǎn)生的各種物理和化學(xué)現(xiàn)象稱(chēng)之為表面現(xiàn)象，集中表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1）表面質(zhì)點(diǎn)的幾何結(jié)構(gòu)不同于體相，形成新的對(duì)稱(chēng)性與元格結(jié)構(gòu)（表面基元結(jié)構(gòu)，以區(qū)別于三維體相晶體結(jié)構(gòu)中的元胞），發(fā)生相變，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生各種微觀(guān)缺

4、陷。 2）由于表面質(zhì)點(diǎn)配位數(shù)的減少，相對(duì)于體內(nèi)環(huán)境，處于表面上的質(zhì)點(diǎn)其遷移和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)要容易得多，因?yàn)樗朔哪芰縿?shì)壘較低。質(zhì)點(diǎn)的遷移擴(kuò)散必然引起表面質(zhì)點(diǎn)的重新排列及相關(guān)元素的重新分布。對(duì)于合金、摻雜金屬氧化物、含添加劑的聚合物及異質(zhì)多層沉積膜，還會(huì)發(fā)生表面偏析現(xiàn)象。7483）由于三維周期勢(shì)場(chǎng)的突然中斷，在表面上形成新的電子結(jié)構(gòu)，如懸掛鍵。固體物理學(xué)家和半導(dǎo)體科學(xué)家通常將其稱(chēng)為“表面電子態(tài)”。固體表面化學(xué)家則習(xí)慣用“表面化學(xué)鍵”來(lái)定義表面上的特殊電子結(jié)構(gòu)。 4）由于表面存在不飽和價(jià)鍵，因此在化學(xué)上表現(xiàn)異?；顫?，直接影響外來(lái)原子或分子在固體表面上的吸附和催化反應(yīng)。 總之，表面上質(zhì)點(diǎn)的幾何排列、電

5、子結(jié)構(gòu)、元素組成及化學(xué)狀態(tài)與體相是完全不同的，因而在宏觀(guān)上顯示出固體材料表面特有的物理化學(xué)現(xiàn)象，并表現(xiàn)出特殊的物理化學(xué)性質(zhì)。7493、固體的表面力場(chǎng)1）化學(xué)力 物質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)因受到周?chē)鷦e的質(zhì)點(diǎn)的作用而存在力場(chǎng)。 對(duì)于晶態(tài)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列有序并呈現(xiàn)周期性重復(fù)變化，因此，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)受到的作用力場(chǎng)是對(duì)稱(chēng)的。但在晶體表面，質(zhì)點(diǎn)排列的周期重復(fù)性中斷，使表面質(zhì)點(diǎn)作用力場(chǎng)的對(duì)稱(chēng)性被破壞，表現(xiàn)出剩余的鍵力，這就是固體表面力中的化學(xué)力，其本質(zhì)為靜電力，源于表面質(zhì)點(diǎn)的不飽和價(jià)鍵，并可以用表面能的數(shù)值來(lái)衡量。對(duì)于離子晶體，表面力主要取決于晶格能和極化作用。通常，表面能與晶格能成正比，而與分子體積成反比。對(duì)于非晶

6、態(tài)固體，同樣存在表面力場(chǎng)，而且由于其內(nèi)能高于同化學(xué)組成的晶體，表面力場(chǎng)的作用更為顯著。74102）物理作用力或叫分子間力1）取向力：當(dāng)兩個(gè)極性分子相互靠近時(shí)，分子固有的偶極之間發(fā)生同極相斥、異極相吸作用，使分子在空間按一定取向排列，從而使體系處于一種更穩(wěn)定的狀態(tài)。這種固有的偶極間的作用力為取向力，其實(shí)質(zhì)是偶極子間的靜電力。2）誘導(dǎo)力：當(dāng)極性分子與非極性分子相遇時(shí)，極性分子的固有偶極產(chǎn)生的電場(chǎng)作用力使非極性分子的電子云變形，且誘導(dǎo)非極性分子形成偶極子。固有偶極子與誘導(dǎo)偶極子進(jìn)一步相互作用（同極相斥、異極相吸），使體系達(dá)到一種新的平衡和穩(wěn)定狀態(tài)。這種作用力被稱(chēng)為誘導(dǎo)力。3）色散力：非極性分子產(chǎn)生的

7、瞬時(shí)偶極可使與它相鄰的另一非極性分子產(chǎn)生瞬時(shí)誘導(dǎo)偶極。兩個(gè)偶極子處于異極相鄰的狀態(tài)，從而產(chǎn)生分子間吸引力。這種由于分子不斷產(chǎn)生瞬時(shí)偶極而形成的作用力被稱(chēng)為色散力。這3種分子間力統(tǒng)稱(chēng)為范德華力。 7411分子間力的特點(diǎn)： 1）分子間力的大小與分子間距離的6次方成反比。因此分子間距稍遠(yuǎn)時(shí)，分子間力明顯減弱。它們的作用距離大約在300500pm范圍內(nèi)。分子間既保持一定接觸距離又無(wú)電子云重疊時(shí)，相鄰兩分子中相互接觸的那兩個(gè)原子的核間距之半稱(chēng)為原子的范德華半徑。氯原子的范德華半徑為180pm，比其共價(jià)半徑99pm大得多。 2）分子間力沒(méi)有方向性和飽和性。 3）分子間力作用能一般在220kJmol-1，比

8、化學(xué)鍵能(100600kJmol-1)小約12數(shù)量級(jí)。 7412 鹵素分子物理性質(zhì)很容易用分子間力作定性解釋?zhuān)篎2、Cl2、Br2、I2都是非極性分子。按順序，其分子量增大，原子半徑增大，電子增多，因此，色散力增加，分子變形性增加，分子間力增加。 反映在物理性能上， F2、Cl2、Br2、I2鹵素分子的熔、沸點(diǎn)按順序迅速增高。如，常溫下F2、Cl2是氣體，Br2是液體，而I2則是固體。 不過(guò)，HF，H2O，NH3 等氫化物的分子量與相應(yīng)同族氫化物相比要小，但它們的熔、沸點(diǎn)則反常地高，其原因在于這些分子間存在氫鍵。 74134、固體表面結(jié)構(gòu)1）晶體表面結(jié)構(gòu) 微觀(guān)（原子尺度的超細(xì)結(jié)構(gòu)）和宏觀(guān)（表面

9、幾何狀態(tài)）（1）晶體表面的微細(xì)結(jié)構(gòu)（離子晶體） 維爾威（Verwey）晶體表面結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō): 新形成的理想表面由于周期性重復(fù)排列中斷而具有很高的表面能，體系不穩(wěn)定，通過(guò)自發(fā)地變化，來(lái)降低能量而趨于穩(wěn)定。 變化過(guò)程：松弛（極化變形，降低表面能）和重建（離子重排，進(jìn)一步降低表面能）。7414 表面離子重排結(jié)果： 正離子的配位數(shù)下降，6 5； 表面形成厚度為的雙電層； 晶體表面好象被一層負(fù)離子所屏蔽。7415雙電層的成因：對(duì)于離子晶體，處于表面的負(fù)離子（Cl-）只受到上下和內(nèi)側(cè)Na+離子的作用，而外側(cè)是不飽和的。于是，表面負(fù)離子（Cl-）的電子云因被拉向內(nèi)側(cè)正離子一方而變形，形成負(fù)電端朝內(nèi)側(cè)、正電端朝外

10、側(cè)的偶極子。這種偶極子的形成，必然引起與其相鄰的Na+離子電子云的變化，使Na+離子電子云的正電端朝內(nèi)側(cè)負(fù)電端朝外側(cè)，形成誘導(dǎo)偶極子。由于負(fù)離子的極化變形大于正離子，因此，表面上的Na+離子被拉向內(nèi)側(cè)，這相當(dāng)于表面上的Cl-離子被推向外側(cè)，正負(fù)離子通過(guò)重排而使體系在能量上趨于穩(wěn)定，并在表面形成雙電層。與此同時(shí)，表面層中的離子鍵性減弱，而共價(jià)鍵性增強(qiáng)，Na+離子配位數(shù)由6降為5，表面被一層Cl-離子所屏蔽，并有可能在表面形成非化學(xué)計(jì)量化合物（如NaxCl或NaClx，x1）。離子的極化率愈大，變形愈大，表面能下降愈多。變形程度主要取決于離子極化性能。7416離子的極化率愈大，變形愈大，表面能下降

11、愈多。變化程度主要取決于離子極化性能。7417表面效應(yīng)：最外層的雙電層對(duì)次內(nèi)層發(fā)生作用，并引起內(nèi)層離子的極化與重排，這種作用隨著向晶體內(nèi)部推移而衰減。作用深度與陰、陽(yáng)離子的半徑差有關(guān)。粉體：形成許多新表面，而表面層離子的極化變形和重排使表面晶格畸變，有序性降低。當(dāng)細(xì)化到一定程度時(shí)，使表面無(wú)定形化，不僅增加了粉體活性，而且由于雙電層使表面荷電而容易引起磨細(xì)的粉體又重新團(tuán)聚。提高微細(xì)粉體表面活性同時(shí)防止粉體團(tuán)聚成為與表面化學(xué)和物理有關(guān)的研究課題。74182）晶體表面的幾何結(jié)構(gòu)表面粗糙度：固體的實(shí)際表面是不規(guī)則和粗糙的. 即使完整解理的云母表面也存在著2100nm，甚至更高的臺(tái)階。表面粗糙度會(huì)引起表

12、面力場(chǎng)的變化（色散力和靜電力），表面力場(chǎng)不均勻；固體的比表面積，內(nèi)、外表面積比值以及與之相關(guān)的屬性，如強(qiáng)度、密度、潤(rùn)濕、孔隙率、透氣性等；材料連接時(shí)的嚙合與結(jié)合強(qiáng)度。7419 表面微裂紋 微裂紋會(huì)使應(yīng)力集中，起著應(yīng)力倍增器的作用，對(duì)材料強(qiáng)度影響顯著。 格里菲斯（Griffith）材料斷裂應(yīng)力與微裂紋長(zhǎng)度的關(guān)系式： 高強(qiáng)度材料，彈性模量和表面能大， 微裂紋尺寸應(yīng)小。 吸附 由于固體表面力的存在，能夠迅速地從空氣中吸附氣體或其他物質(zhì)來(lái)滿(mǎn)足它的電中性要求，因此，除非經(jīng)過(guò)特殊的處理，固體表面往往總是被吸附膜所覆蓋。7420 吸附膜的形成改變了原表面的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。 （1）吸附膜的形成降低了固體的表面能，

13、使之較難被潤(rùn)濕，從而改變了界面的化學(xué)特性。所以在涂層、鍍膜、材料封接等工藝中必須進(jìn)行嚴(yán)格的表面處理。 （2）由于吸附膜的形成使固體表面微裂紋內(nèi)壁的表面能降低，材料的實(shí)際斷裂強(qiáng)度按正比于1/2的規(guī)律降低，因此，吸附膜的形成會(huì)顯著降低材料的機(jī)械強(qiáng)度。當(dāng)采用濕球磨法研磨粉體時(shí)，粉體表面因形成吸附膜而使粉體強(qiáng)度降低，從而可以大大提高粉磨效率。7421 （3）吸附膜還會(huì)改變金屬材料的功函數(shù)，從而改變它們的電子發(fā)射特性和化學(xué)活性。 功函數(shù)是指電子從金屬中所占據(jù)的最高能級(jí)遷移到真空介質(zhì)時(shí)所需要的功。當(dāng)吸附物的電離能小于吸附劑的功函數(shù)時(shí)，電子則從吸附物移到吸附劑的表面。結(jié)果如下圖所示，在吸附膜與吸附界面上形成

14、一個(gè)正端朝外的電矩，并降低金屬的功函數(shù)。 圖 金屬在氣體吸附膜中形成的表面電矩74225、固體表面能 表面能：每增加單位表面積，體系自由能的增加量。 表面張力：擴(kuò)張表面單位長(zhǎng)度所需要的力。 單位面積上的能量和單位長(zhǎng)度上的力是等因次的， 液體的表面能和表面張力在數(shù)值上是相等的；固體的表面能和表面張力在數(shù)值上往往是不相等的。 1）共價(jià)晶體表面能 共價(jià)鍵不必考慮長(zhǎng)程力的作用，表面能大小等于破壞單位面積上全部鍵所需能量的一半：7423設(shè)： 第i個(gè)原子處在晶體內(nèi)部時(shí)與鄰近原子的作用能為：uib 第i個(gè)原子處在晶體表面時(shí)與鄰近原子的作用能為：uis 第i個(gè)原子在晶體內(nèi)部時(shí)的配位數(shù)為：nib 第i個(gè)原子在晶

15、體表面時(shí)的配位數(shù)為：nis則 從晶體內(nèi)部取走一個(gè)原子所需作的功為：uibnib/2 在晶體表面取走一個(gè)原子所需作的功為：uisnis/22）離子晶體表面能 以真空中、0K下，一個(gè)原子由晶體內(nèi)部遷移到晶體表面為例。 設(shè)：一個(gè)原子在晶體表面和內(nèi)部的能量差為：(U)S,V 單位表面面積上的原子數(shù)為：LS 則在0K時(shí)，固體表面能為：7424注意：用上述公式計(jì)算的結(jié)果往往與實(shí)際測(cè)定結(jié)果不一致： 表面與內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，表面的原子數(shù)減少（松弛和重建），這會(huì)導(dǎo)致實(shí)際值比計(jì)算值降低； 實(shí)際表面凹凸不平，要比理想表面的面積大，使實(shí)際值比計(jì)算值增加。 固體、液體表面能還受溫度、壓力、第二相接觸物等環(huán)境的影響第i個(gè)原子

16、在晶體表面與內(nèi)部的能量差：7425二、 界面行為1、彎曲表面效應(yīng) 由于表面張力作用，彎曲表面存在一個(gè)附加壓力P。7426 附加壓力： P=2/R 與表面張力成正比，與彎曲表面曲率半徑成反比。舉例：將玻璃毛細(xì)管分別插入水和水銀中7427 彎曲表面的蒸氣壓與曲率半徑的關(guān)系的開(kāi)爾文公式： 凸表面蒸氣壓 平表面蒸氣壓 凹表面蒸氣壓 當(dāng)r很小時(shí)，P稱(chēng)為毛細(xì)管力。 也可用開(kāi)爾文公式表示固體溶解度： C-特殊晶粒的溶解度，C0-普通晶粒的溶解度，sl-固、液界面能，M-分子量，r-特殊晶粒的半徑，d固體密度。平 面 r lnP/P0=0 P=P0凸平面 r0 lnP/P00 PP0凹平面 r0 lnP/P0

17、0 PP074282、潤(rùn)濕 潤(rùn)濕是固、液界面行為。 熱力學(xué)定義：固體與液體接觸后，體系的自由焓降低時(shí)，就稱(chēng)潤(rùn)濕。1）潤(rùn)濕分類(lèi)附著潤(rùn)濕鋪展?jié)櫇窠n潤(rùn)濕7429 附著潤(rùn)濕 指固體與液體接觸后，液-氣界面、固-氣界面變成為固-液界面。 此時(shí)系統(tǒng)自由焓變化： 7430l 鋪展?jié)櫇? 液體滴落在固體表面，可能出現(xiàn)三種情況：=0完全潤(rùn)濕90不潤(rùn)濕不計(jì)液體重力和粘度：7431可以看出： 當(dāng)sv-sl0 時(shí)，cos0 ，90，潤(rùn)濕； 當(dāng)sv-sl0 時(shí)，cos90，不潤(rùn)濕。 F=sv-sl 叫潤(rùn)濕張力。 F愈大，愈容易潤(rùn)濕。 sv sl是濕潤(rùn)的先決條件 當(dāng)固、液兩相組成和性能相近時(shí)，sl較小。所以硅酸鹽熔體在

18、氧化物表面容易潤(rùn)濕，金屬熔體在氧化物固體表面不容易潤(rùn)濕。7432 浸漬潤(rùn)濕 固體浸入液體中，固氣界面被固液界面所替代。 系統(tǒng)自由焓變化： G=sl - sv -G=sv sl=lvcos 所以svsl時(shí)，浸漬潤(rùn)濕能自發(fā)進(jìn)行。7433 三種潤(rùn)濕的共同特點(diǎn)： 液體將氣體從固體表面排開(kāi)，使原有的固-氣界面（或液-氣界面）變成固-液界面，從而使系統(tǒng)的自由焓下降。鋪展是濕潤(rùn)的最高標(biāo)準(zhǔn)。 潤(rùn)濕現(xiàn)象的應(yīng)用 需要潤(rùn)濕：如用錫焊東西時(shí)，希望焊錫能鋪展。 不需要潤(rùn)濕：如雨傘、防水涂層等。74342）影響潤(rùn)濕的因素表面粗超度的影響固、液成分和結(jié)構(gòu)的影響吸附膜的影響7435平整表面的情況： 將液體邊緣由點(diǎn)擴(kuò)展到點(diǎn)，液

19、-固界面面積增加s，氣-固界面面積減少s，液-氣界面面積增加scos，平衡時(shí)，表面粗糙度的影響7436實(shí)際表面是粗糙表面 ： 粗糙度系數(shù)n = 真正表面積/表觀(guān)表面積 假設(shè)液面A，則 液固界面面積增加ns, 固氣界面面積減少ns, 液氣界面面積增加 scosn 達(dá)到平衡時(shí)：7437討論： n總大于， 當(dāng)1，cosn必須大于cos，則n時(shí)， cos 為負(fù)值，要保持n 1，cosn要為負(fù)值，且cosncos，則會(huì)有n。 也就是說(shuō)： 當(dāng)不能潤(rùn)濕時(shí)，表面粗糙度不利于潤(rùn)濕。7438 粗糙度應(yīng)用： 混凝土與水泥接觸，為了增加粗糙度，要在已硬化的混凝土上鑿坑。 焊接時(shí)為增加表面粗糙度和去掉表面吸附層，要用銼

20、刀挫舊表面。 在陶瓷表面被銀時(shí)，因?yàn)樗鼈冎g不潤(rùn)濕，所以要磨平、拋光。7439固、液成分和結(jié)構(gòu)的影響 潤(rùn)濕先決條件： sv、sl、lv的大小都影響潤(rùn)濕。當(dāng)固體一定時(shí)，sv不易改變，一般改變sl。當(dāng)固、液成分相似、性能接近時(shí)，sl就小，容易潤(rùn)濕。74406、吸附與表面改性 一種物質(zhì)的原子或分子附著在另一種物質(zhì)表面的現(xiàn)象。 新鮮表面：容易發(fā)生吸附，在表面形成吸附膜。 原因：新鮮表面質(zhì)點(diǎn)排列中斷后，質(zhì)點(diǎn)受力不平衡，存在著較強(qiáng)的表面力場(chǎng)。吸附膜的影響：通常表面吸附膜會(huì)使接觸角增大，阻礙液體鋪展，使?jié)櫇裥阅芟陆怠；瘜W(xué)吸附物理吸附吸附7441吸附的應(yīng)用(1)作吸附劑 某些物質(zhì)特有的吸附性能。如：硅膠、活性

21、炭、分子篩吸附劑等。(2) 進(jìn)行表面改性 表面改性是指利用表面吸附特性，通過(guò)各種表面處理，改變固體表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以適應(yīng)各種預(yù)期的要求。 表面活性物質(zhì)（表面活性劑）：兩個(gè)基團(tuán)（官能團(tuán)）：一端是親水的極性基團(tuán)-OH、-COOH、-SO3Na等；另一端是憎水（親油）的非極性基團(tuán)。憎水基烴鏈、碳?xì)浠鶊F(tuán)親水基羥基、羧基等CaTiO37442 表面改性技術(shù)應(yīng)用： 玻璃鋼是玻璃纖維（無(wú)機(jī)物）與樹(shù)脂（有機(jī)物）復(fù)合，必須進(jìn)行表面改性才能牢固結(jié)合。 氧化鋁瓷成型時(shí)要用石蠟作定型劑，氧化鋁粉是親水的，石蠟是親油的，生產(chǎn)中一般是加入油酸來(lái)使氧化鋁表面變成親油的。 混凝土中加入減水劑可以減少加水量，增加和易性，提高混

22、凝土的力學(xué)性能。減水劑是表面活性劑，在水泥顆粒表面定向吸附，使水泥顆粒表面帶同種電荷，相互排斥，釋放出自由水。7443 三、 晶界晶界特點(diǎn): (1)質(zhì)點(diǎn)排列偏離了理想點(diǎn)陣，屬于面缺陷。 (2)由于能量高，容易富集雜質(zhì)，使晶界處熔點(diǎn)低于晶粒。 (3)質(zhì)點(diǎn)容易遷移，是擴(kuò)散的快速通道。 (4)晶界是固態(tài)相變時(shí)的優(yōu)先成核區(qū)域。 (5)晶界結(jié)構(gòu)疏松，容易受腐蝕（熱腐蝕、化學(xué)腐蝕等）。 晶界：結(jié)構(gòu)相同而取向不同的兩個(gè)晶粒之間的界面。 兩個(gè)取向不同的晶粒表面都有剩余鍵力，都要拉界面處質(zhì)點(diǎn)按自己的排列取向進(jìn)行排列。這樣就使界面處質(zhì)點(diǎn)排列處于一種過(guò)渡狀態(tài)，偏離了理想點(diǎn)陣。7444晶界的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)1）按取向不同的

23、兩晶粒間的夾角分： 小角度晶界：23，結(jié)構(gòu)可用刃型位錯(cuò)模型表示 大角度晶界：傾斜角較大，晶界處質(zhì)點(diǎn)排列無(wú)序，結(jié)構(gòu)可用過(guò)冷液體模型表示 晶界結(jié)構(gòu)對(duì)多晶材料性能（聲、光、電、熱、磁）和材料的擴(kuò)散、燒結(jié)等過(guò)程有明顯的影響。74452）按晶界兩側(cè)原子排列的連貫性分： 共格晶界 半共格晶界 非共格晶界 共格晶界：界面兩側(cè)的晶體具有相似的結(jié)構(gòu)和類(lèi)似的取向，越過(guò)界面的原子面是連續(xù)的，界面的原子為兩側(cè)晶體所共用，這種晶界為共格晶界。理想共格晶界7446 由于兩晶面的晶面間距不同，為保持晶面連續(xù)，必然產(chǎn)生彈性應(yīng)變。失配度是產(chǎn)生彈性應(yīng)變的量度，用表示： () 式中和分別為兩晶面的晶面間距。 具有應(yīng)變的共格晶界 和相差愈大，愈大，彈性應(yīng)變能愈大。彈性應(yīng)變能大到一定程度，將通過(guò)引入位錯(cuò)（半個(gè)原子面）降低能量，即形成半共格晶界。7447 半共格晶界：界面上分布著若干個(gè)位錯(cuò)及相當(dāng)于小角度晶界的相界面。圖中：（1）失配度增大，彈性