Граница зерен
-
Границы зерен в материаловедении
- Границы зерен снижают электрическую и теплопроводность материала
- Они являются местами коррозии и выделения новых фаз
- Границы зерен важны для механизмов ползучести
-
Классификация границ зерен
- Малоугловые границы (LAGB) имеют разориентацию менее 15 градусов
- Крупнозернистые границы (HAGB) имеют разориентацию более 15 градусов
-
Типы границ зерен
- Граница наклона: ось вращения параллельна плоскости границы
- Граница скручивания: разориентация вокруг оси, перпендикулярной плоскости границы
-
Структура границ зерен
- Границы состоят из структурных элементов, зависящих от разориентации и плоскости границы
- Теория решетки совпадающих узлов описывает степень соответствия между структурами зерен
-
Описание границ зерен
- Граница описывается ориентацией и вращением зерен
- Относительная ориентация описывается матрицей вращения
-
Граничная энергия
- Энергия границы зависит от степени разориентации
- Для границ с малым углом наклона энергия уменьшается с увеличением разориентации
- Для границ с большим углом наклона энергия зависит от атомной структуры и взаимодействия
-
Избыточный объем
- Избыточный объем описывает расширение границ зерен
- Избыточный объем зависит от температуры, давления и количества атомов
- Избыточный объем влияет на механические и электрические свойства
-
Пограничная миграция
- Движение границ зерен влияет на рекристаллизацию и рост зерен
- Скорость движения границы пропорциональна давлению и зависит от температуры
-
Кажущаяся энергия активации и подвижность границ
- Кажущаяся энергия активации связана с термически активируемыми атомистическими процессами.
- Подвижность границ зависит от давления и угла наклона.
- Малоугловые границы движутся за счет подъема дислокаций.
- Высокоугловые границы перемещаются за счет переноса атомов между зернами.
-
Цвет лица и термодинамические свойства
- Границы зерен могут образовывать тонкие слои с различными атомными структурами.
- Эти слои термодинамически стабильны и могут претерпевать переходы.
- Цвет лица зависит от состава и структуры прилегающей фазы.
-
Воздействие на электронную структуру
- Границы зерен могут охрупчивать материалы и влиять на электронные свойства.
- В оксидах металлов изоляционные свойства могут быть снижены.
- В металлах границы зерен увеличивают удельное сопротивление.
-
Концентрация дефектов и их влияние
- Границы зерен поглощают и переносят точечные дефекты.
- Точечные дефекты влияют на температурную зависимость эффекта Зеебека и механические свойства.
- Эффект Кондо в графене регулируется границами зерен и точечными дефектами.
-
Взаимосвязь между теорией и экспериментом
- Экспериментальные работы по структуре и свойствам границ зерен ограничены.
- Теоретические работы часто основаны на бикристаллических системах.
- Новые модели эволюции зерен показывают различия в свойствах изогнутых и плоских зерен.