粒界的形成與移動(dòng)

1、付彤1531526氣液界面（液體表面）氣固界面（固體表面）液液界面（乳濁液界面）液固界面（懸濁液、玻璃相與陶瓷晶粒界面固固界面（多晶相陶瓷異相晶粒界面）同質(zhì)界面：固固界面（陶瓷晶粒間界面）兩球模型(a)-(b)過(guò)程：同類(lèi)無(wú)定型物質(zhì)（如玻璃等）的小粒(c)-(d)過(guò)程：晶態(tài)粉粒（1）相鄰晶界取向完全一致，各晶面夾角為0，相鄰兩晶粒完全共格，界面不存在，沒(méi)有界面能(2)相鄰兩晶粒之間有一晶面平行，其余取向不一致，可能形成孿晶界，隨晶面夾角加大，刃位錯(cuò)加劇，界面能增加（3）相鄰兩晶粒之間所有晶面（或晶軸）均不平行，即晶粒取向完全不同，此時(shí)界面結(jié)構(gòu)將更復(fù)雜（4）粒界中存在異相物質(zhì)，含有大量的粒界能，顯

2、著影響瓷件的介電與壓電性能gb gsv ，粒界增長(zhǎng)（縮短），物系自由能增加（下降）， 60，氣孔擴(kuò)大，孔形內(nèi)凹 gb 60，氣孔收縮，孔形外凸 如果在燒結(jié)過(guò)程中，顆粒間出現(xiàn)液相，此時(shí)氣固表面被液固表面取代， gb= 2SL cos(/2)， 稱為二面角SL的大小決定固液之間的潤(rùn)濕性， ab SL ，固液界面處于潤(rùn)濕狀態(tài)，反之則處于不潤(rùn)濕狀態(tài)；液相在固粒之間的分布，完全決定于兩類(lèi)之間的相互作用能，而液相在固粒之間的分布方式，不僅影響燒結(jié)質(zhì)量與傳質(zhì)過(guò)程，而且將很大程度決定電子陶瓷的各項(xiàng)性質(zhì)晶粒間界兩側(cè)符號(hào)相反的曲率半徑產(chǎn)生壓強(qiáng)差，推動(dòng)粒界運(yùn)動(dòng)；粒界的形狀不是一個(gè)平面，而是一個(gè)曲率中心朝細(xì)粒一遍的傘

3、形曲面，在壓強(qiáng)差和的推動(dòng)下，傘形曲面不斷朝細(xì)粒方向運(yùn)動(dòng)，界面縮小直至消失（粉粒的再結(jié)晶）這種再結(jié)晶過(guò)程是質(zhì)點(diǎn)（主要是正負(fù)離子）在界面兩側(cè)的躍遷陶瓷坯體是由許多粉粒組成的，多個(gè)粉粒之間都具有相互制約作用，粉粒個(gè)數(shù)的變化，反映著平均粒徑的變化。燒結(jié)過(guò)程中晶?？偸且L(zhǎng)大的，相對(duì)較粗的粉粒將擴(kuò)張、長(zhǎng)大，小的粉粒將縮小或消失（大晶吃小晶），結(jié)果使物系的總表面積及界面積下降，即物系的自由能降低，趨向穩(wěn)定初次再結(jié)晶（大晶吃小晶）此種晶粒長(zhǎng)大形成的粒界是否會(huì)移動(dòng)要看其是否滿足粒界平衡條件：1、所有六邊形的邊界及其它具有120夾角的邊界，都保持平直，并能相對(duì)穩(wěn)定2、多于六邊的晶粒，內(nèi)角大于120，其界面在界面力

4、的作用下向外彎曲接近理論密度的氧化鋁瓷晶粒顯微結(jié)構(gòu)，可以看出，其中大多數(shù)晶粒都比較平直，且交角都接近120主要原因：（1）瓷件雖已燒結(jié)良好，粒界移動(dòng)并未到達(dá)終點(diǎn)，如燒結(jié)繼續(xù)進(jìn)行，粒界仍將移動(dòng)（2）在具有各向異性的陶瓷晶粒之間，不同交角所構(gòu)成的粒界，其界面結(jié)構(gòu)無(wú)序度因而所具有的界面能是不同的；界面能不同表面張力不同，平衡夾角將偏離120（3）人們所觀察到的只限于晶粒的二維平面結(jié)構(gòu)，事實(shí)上陶瓷粒界實(shí)在三維空間能進(jìn)行平衡的1、粒界中的雜質(zhì)Fi=Ai i=4 r2i Fi 雜質(zhì)表面能，i 雜質(zhì)與粒體之間的界面自由能 當(dāng)雜質(zhì)從粒體內(nèi)移動(dòng)到粒界中時(shí)， Fi 并未明顯改變，但雜質(zhì)截面占去了一部分界面，物系界

5、面自由能降低-Fgb=ri2gb 按照自由能愈低物系越穩(wěn)定，雜質(zhì)有力圖停留在粒界之中的趨勢(shì)，并處于相對(duì)平衡狀態(tài)；雜質(zhì)還會(huì)組織粒界的運(yùn)動(dòng)類(lèi)型：氣孔、燒結(jié)促進(jìn)劑或阻滯劑、原料中不純物等雜質(zhì)的聚集有利于物系自由能的降低1、雜質(zhì)跟隨粒界前進(jìn)基質(zhì)質(zhì)點(diǎn)越過(guò)界面，雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)也作相似的躍遷，雜質(zhì)一直存在于粒界之中，不一定會(huì)給簡(jiǎn)介粒界給予很大阻力雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)不易躍遷，只當(dāng)基質(zhì)躍遷過(guò)程中，出現(xiàn)凸面掏空或凹面擠壓時(shí)，迫使雜質(zhì)跟隨粒界前進(jìn)，必然給前進(jìn)粒界給予一定阻力2、粒界甩開(kāi)雜質(zhì)前進(jìn) 雜質(zhì)還沒(méi)來(lái)得及跟隨粒界移動(dòng)，粒界已經(jīng)脫離雜質(zhì)而前進(jìn) 瞬間增加相應(yīng)于雜質(zhì)截面的界面能，粒界必須有一臨界力才能從粒界處脫離開(kāi)，此臨界力與雜質(zhì)大小、界面能和界面曲率有關(guān)3、雜質(zhì)將前進(jìn)著的粒界拖住界面將停止前進(jìn)，相對(duì)穩(wěn)定下來(lái)雜質(zhì)分量較多或呈扁平形，占去較多界面雜質(zhì)本身結(jié)合能較大，燒結(jié)溫度下難于分散和擴(kuò)散界面曲率太小，難于給出臨界力（a）-Fgb=ri2gb ，界面張力沿2ri 軸向平均而且平衡（b）雜質(zhì)必須給予曲面一個(gè)向左的力F才能與曲界面的張應(yīng)力相平衡界面張應(yīng)力作用圓周為2ri= 2ricosF= 2 gb ri cos sin = gb ri sin 2，對(duì)此