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物理上的界面不只是指一个几何分界面,而是指一个薄层,这种分界的表面(界面)具有和它两边基体不同的特殊性质。因为物体界面原子和内部原子受到的作用力不同,它们的能量状态也就不一样,这是一切界面现象存在的原因。界面层的克分子自由能较内部大,这种过剩的自由能称为界面自由能,简称界面能。单位界面面积上的界面能称比界面能,即增加单位界面面积所需的功。
; S$ B# h1 H0 h' p6 d' @' o8 l9 V 金属系统中的界面不外乎五种,即气-液、气-固、液-液、液-固,固-固。例如,冶金炉内液体金属和大气之间是气-液界面,在液态金属凝固过程中,已凝固晶体和未凝固液体之间是固- 液界面;固体金属开裂过程中,裂纹表面就是固-气界面。对于金属材料,最重要的是固-固界面。金属中的固-固界面可以概括为两种:一种是结构相同而取向不同晶体之间的界面,如晶界、亚晶界。其他如孪晶界、层错界、胞壁等则属于特殊晶界。另一种是结构不同的晶体之间的界面即相界。在合金中,相界连接的两个晶体除结构不同和取向不同之外,往往化学成分也不相同。此外,在有序合金中,还会出现反相畴界。在铁磁性材料中还会出现磁畴壁等。总之,固-固界面是固体(金属)中的一种缺陷,有其自身的结构、化学成分和物理化学特性。这种缺陷,从它在物质中分布的几何特征来看,是二维的,借此区别于其他晶体缺陷如位错和空位等。 |
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