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晶界对合金性能的影响机理晶界是固体材料中的一种面缺陷,根据晶界角度的大小可以分为小角晶界(θ <10°)和大角晶界,亚晶界均属小角度晶界,一般小于2°,多晶体中 90%以上的晶界属于大角度晶界。 根据晶界上原子匹配优劣程度可以分为重位晶界和混乱晶界。在晶界处存在一些特殊的性质: (1)晶界处点阵畸变大,存在晶界能。晶粒的长大和晶界的平直化都能减少晶界面积,从而降低晶界的总能量, 这是一个自发过程。 晶粒的长大和晶界的平直化均需通过原子的扩散来实现,因此,温度升高和保温时间的增长, 均有利于这两过程的进行; (2)晶界处原子排列不规则,在常温下晶界的存在会对位错的运动起阻碍作用,致使塑性变形抗力提高,宏观表现为晶界较晶内具有较高的强度和硬度。晶粒越细, 材料的强度越高, 这就是细晶强化; 高温下则由于晶界存在一定的粘滞性,易使相邻晶粒产生相对滑动;(3)晶界处原子偏离平衡位置,具有较高的动能,并且晶界处存在较多的缺陷如空穴、杂质原子和位错等,故晶界处原子的扩散速度比在晶内快得多;(4)在固态相变过程中, 由于晶界能量较高且原子活动能力较大,所以新相易于在晶界处优先形核。原始晶粒越细,晶界越多,则新相形核率也相应越高;(5)由于成分偏析和内吸附现象, 特别是晶界富集杂质原子的情况下, 往往晶界熔点较低,故在加热过程中,因温度过高将引起晶界熔化和氧化,导致“过热”现象产生;(6)由于晶界能量较高、 原子处于不稳定状态, 以及晶界富集杂质原子的缘故,与晶内相比晶界的腐蚀速度一般较快。这就是用腐蚀剂显示金相样品组织的依据,也是某些金属材料在使用中发生晶间腐蚀破坏的原因;(7)低温下晶界强度比晶粒内高,高温下晶界强度比晶内低,表现为低温弱化。基于上述几点晶界的特殊性质,使得多晶材料的塑性变形、强度、断裂、脆性、疲劳和蠕变等性能与单晶材料相比存在很大差异,即晶界不同的特殊性质具体体现在了合金的不同性能。但合金性能与晶界特性间绝不是一一对应的关系,而是几种甚至是所有特性的共同作用而表现出来,不同成分的合金在性能上也表现出各异。1 晶界与塑性变形晶界对多晶体的塑性变形的影响起因于下述原因:①晶界对滑移的阻碍作用;②晶界引起多滑移;③晶界滑动;④晶界迁移;⑤晶界偏聚。1.1 晶界的阻滞效应塑性变形主要有滑移和孪生两种方式,而滑移和孪生进行均需要借助位错的运动,因为 90%以上的晶界是大角度晶界, 结构复...

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