一、表面能和晶界能的关系
表面能大于晶界能。根据查询相关资料显示,烧结理论认为,粉状物料的表面能与多晶烧结体的晶界能关系是,表面能大于界面能。表面能与晶体表面原子排列致密程度有关,原子密排的表面具有最小的表面能,自由晶体暴露在外的表面通常是低表面能的原子密排晶面。
二、对于金属: 为什么晶界能比表面能大? 晶界能和表面能定义具体指什么?都属于金属键吗?
晶界能:形成单位面积界面系统时,系统的自由能变化时,他等于界面区单位面积的能量减去无界面时该区单位面积的能量。
表面能:晶体表面单位面积自由能的增加称为表面能,也可以理解为单位面积新表面所作的功。
晶界能的特点:
1).晶界处点阵畸变大,存在着晶界能。因此,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。然而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,随着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,因此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。晶粒愈细,材料的强度愈高,这就是细晶强化;而高温下则相反,因高温下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。显然,原始晶粒愈细,晶界愈多,则新相形核率也相应愈高。
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全相样品组织的依据,也是某些金属材料在使用中发生晶间腐蚀破坏的原因。
表面能
表面能与晶体表面原子排列致密程度有关,原子密排的表面具有最小的表面能。所以自由晶体暴露在外的表面通常是低表面能的原子密排晶面。
三、界面能的概念
1 界面能 interfacial energy
概念:界面处原子排列混乱而使系统升高的能量。
2 拉普拉斯公式
在数学中,拉普拉斯展开(或称拉普拉斯公式)是一个关于行列式的展开式。
设B = (bij)是一个n × n矩阵。B关于第i行第j列的余子式Mij是指B中去掉第i行第j列后得到的n−1阶子矩阵的行列式。有时可以简称为B的(i,j)余子式。B的(i,j)代数余子式:Cij是指B的(i,j)余子式Mij与(−1)^(i+j)的乘积:Cij= (−1)^(i+j) Mij
拉普拉斯展开最初由范德蒙德给出,为如下公式:
对于任意i,j∈ {1, 2, ...,n}:|B| = bi1Ci1 +bi2Ci2 +... +binCin = b1jC1j +b2jC2j +... +bnjCnj
四、什么是表面能,什么是界面能?表面能和界面能的区别在哪里?能否给出依据的书或者文献呢?
表面能,物质的表面具有表面张力σ,在恒温恒压下可逆地增大表面积dA,则需功σdA,因为所需的功等于物系自由能的增加,且这一增加是由于物系的表面积增大所致,故称为表面自由能或表面能。
界面能又称总表面能或表面内能。 是在恒温恒压条件下增加单位界面体系(或表面体系)内能的增量。 在外磁场中,当大样品超导体内出现正常相区和超导相区同时存在时就有一个两相间过渡层或称界面层存在,它具有一定的能量以使在磁场、温度一定时保持两相平衡。这个能量称为界面能或表面能。