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主题:长城有战略防御功能吗?有感长城入选“世界新七大奇迹” -- 青草蛇

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家园 晶界分离这个词并不算专有词汇,我根据自己的理解来说

目前所研究的材料,按内部组成分子或原子是否周期性排列而分为晶体和非晶体。晶体包括常见的金属及其合金,其内部的原子按照某种特定的空间取向周期性的排列;而非晶体最显而易见的是塑料,其内部的分子常常没有周期性的排列。晶界分离中的晶界就是属于晶体范畴的概念。

什么是晶界?理想情况下,晶体内部的原子应按某种周期性无限重复,直观来说,无论你从材料的任意部位取一个样本,放大到几十万倍,它的原子在三维空间上都具有相同的排列取向,呈现完全均一。常见的有:单晶合金、晶须;但是由于这些晶体在形成或制备存在的不完美,或者这些材料受到变形、辐照等的能量影响,这些理想的区域常常不能在材料的所有部位实现,缺陷常常存在于这些不完美的区域。这些完美的区域(类似于粒状)被一些不完美的边界所隔开。完美的粒状区域称为晶粒,晶粒的边界由一些排列存在缺陷的原子所组成,即为晶界。

晶粒和晶界,谁比较强?一般说来,在室温下晶粒的强度比晶界低,但当温度超过某一个温度后,晶界的强度会低于晶粒的强度。但也有例外,譬如说如果合金中存在一些严重的元素偏析(如硫、磷或硅的偏析,或是晶界上有一些杂质,常常使晶界的强度甚至在室温也低于晶粒内部。

材料是从什么位置发生破坏的?按照材料的裂纹是沿晶粒内部扩展还是沿晶界扩展,材料的断裂分为沿晶断裂和非沿晶断裂。其中沿晶断裂即是由晶界强度低于晶粒内的强度所造成的晶界分离造成的。这是第一种晶界分离。

第二种晶界分离是晶界的滑移,即两个或多个相邻的晶粒之间通过它们的晶界相对滑动。这种现象常常出现在高温下,此时晶界的强度较低。这种晶界滑移分离被认为是材料超塑性的主要机制之一。而所谓超塑性,是指材料可以变形超过400%也不断裂的变形。

第三种晶界分离与高温下的蠕变有关。所谓蠕变,直观的想象可以认为是象虫子蠕动一样的很慢的变形。材料的这种变形,并不是因为外加载荷的力大了,而是只有存在载荷的情况下这种变形就会发生,只不过超过某一载荷后,蠕变发生的变形越大而己。蠕变的其中之一种机制是扩散蠕变:当合金在高温下受拉伸载荷作用时,垂直于载荷方向的晶界上的原子会向平行于载荷方向的晶界移动。从而使垂直于载荷方向的晶界上的原子密度下降,开始产生微孔,当超过一定浓度后,即发生另一种形式的界面分离。这种现象广泛存在于耐热合金中(除了单晶高温合金,因为它内部晶界很少)。

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