金屬界面理論與應(yīng)用

第1章界面熱力學(xué) 1
1.1界面能及其與體系熱力學(xué)參數(shù)的關(guān)系 1
1.2界面區(qū)的物質(zhì)特性 4
1.2.1吉布斯界面熱力學(xué)方法 4
1.2.2吉布斯吸附方程及表面張力方程 4
1.2.3表面張力與溫度的關(guān)系 5
1.3界面曲率對(duì)兩相平衡體系物理參量的影響 6
1.3.1界面曲率對(duì)力學(xué)平衡條件的影響 6
1.3.2界面曲率對(duì)兩相平衡體系物理參量的影響 7
1.4合金在平衡條件下的界面及顯微組織 9
1.4.1單相合金的界面及組織 9
1.4.2復(fù)相合金的界面及組織 10
1.4.3三相界面交界處的界面張力平衡 13
1.5界面能各向異性對(duì)晶體形貌和顯微組織的影響 14
1.5.1γ 能極圖和Wulff 結(jié)構(gòu) 14
1.5.2界面的刻面化和界面的轉(zhuǎn)動(dòng) 15
1.5.3基體中第二相的平衡形貌 17
1.5.4Wulff 法則 18
1.5.5溫度對(duì)平衡形狀Wulff 結(jié)構(gòu)的影響 19
1.6小尺度材料表面誘發(fā)的尺寸效應(yīng) 20
1.6.1鏡像力 20
1.6.2金屬材料外在尺寸效應(yīng)的微觀機(jī)理 21
1.6.3延緩或改善材料外在尺寸效應(yīng)的方法 23
1.7界面熱力學(xué)模型及其應(yīng)用 24
思考題 28
參考文獻(xiàn) 29
第2章界面結(jié)構(gòu) 32
2.1晶界研究的歷史回顧 32
2.2任意晶界的宏觀幾何自由度 33
2.3小角晶界 33
2.3.1描述小角晶界位錯(cuò)分布的Bilby-Frank公式 34
2.3.2描述小角晶界位錯(cuò)分布的方程及其應(yīng)用 35
2.3.3小角晶界能 44
2.3.4小角晶界對(duì)高溫單晶合金力學(xué)性能的影響 45
2.4大角晶界 45
2.4.1晶體學(xué)幾何模型 45
2.4.2O點(diǎn)陣方程的特例——Frank公式 50
2.4.3大角晶界結(jié)構(gòu)的描述 51
2.4.4晶界位錯(cuò)的模擬及實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果 55
2.4.5溶質(zhì)原子在晶界上的偏聚方式 58
2.4.6大角晶界能 59
2.4.7小尺度材料晶界結(jié)構(gòu)的尺寸效應(yīng) 60
2.4.8晶界對(duì)塑性變形的貢獻(xiàn) 61
2.5孿晶界面 62
2.5.1孿生的晶體學(xué) 63
2.5.2孿生時(shí)的原子移動(dòng) 64
2.5.3多級(jí)孿晶的形成與演化 67
2.5.4孿生動(dòng)力學(xué)與位錯(cuò)——孿晶轉(zhuǎn)變的尺寸依賴性 69
2.5.5納米孿晶材料的強(qiáng)韌化 73
2.6堆垛層錯(cuò) 74
2.6.1擴(kuò)展位錯(cuò)及影響擴(kuò)展位錯(cuò)寬度的因素 74
2.6.2堆垛層錯(cuò)能對(duì)位錯(cuò)滑移方式的影響 74
2.7反相疇界 76
2.7.1反相疇結(jié)構(gòu) 76
2.7.2合金中的短程有序?qū)ξ诲e(cuò)滑移方式的影響 77
2.7.3合金中的短程有序?qū)αW(xué)性能的影響 77
2.8相界面 81
2.8.1相界面結(jié)構(gòu) 81
2.8.2相界面的結(jié)合模型 82
2.8.3相界面位錯(cuò)觀察 87
思考題 88
參考文獻(xiàn) 89
第3章界面的電子狀態(tài) 91
3.1表面電子態(tài) 91
3.1.1表面電子態(tài)的產(chǎn)生及其特征 91
3.1.2表面電子態(tài)的經(jīng)典模型及理論計(jì)算 92
3.1.3固體表面的結(jié)構(gòu) 95
3.1.4局域態(tài)密度 96
3.1.5清潔表面的電子結(jié)構(gòu) 97
3.1.6表面空間電荷層的形成及表面能帶的彎曲 98
3.2金屬-半導(dǎo)體界面態(tài) 99
3.2.1導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)的區(qū)別 100
3.2.2肖特基勢(shì)壘 100
3.2.3Bardeen 模型 102
3.2.4金屬誘生能隙態(tài) 102
3.2.5金屬覆蓋率對(duì)肖特基勢(shì)壘的影響 104
3.2.6外加電壓對(duì)肖特基勢(shì)壘的影響 104
3.2.7金屬-半導(dǎo)體接觸的電流輸運(yùn)機(jī)制 105
3.2.8金屬-半導(dǎo)體接觸的電學(xué)特性表征與測(cè)量 106
3.2.9Si 的肖特基勢(shì)壘 107
3.2.10金屬-半導(dǎo)體界面的原子結(jié)構(gòu) 107
3.3金屬-絕緣體-半導(dǎo)體界面態(tài) 108
3.3.1SiO2-Si 結(jié)構(gòu)中的電荷和陷阱 109
3.3.2空間電荷層及表面勢(shì) 110
3.3.3表面電荷隨表面勢(shì)的變化 111
思考題 114
參考文獻(xiàn) 115
第4章界面擴(kuò)散 116
4.1擴(kuò)散的基本方程和機(jī)理 116
4.1.1擴(kuò)散的基本方程 116
4.1.2擴(kuò)散機(jī)理 117
4.2表面擴(kuò)散 119
4.2.1表面擴(kuò)散的主要特征和種類 119
4.2.2表面擴(kuò)散系數(shù)方程 120
4.3晶界擴(kuò)散 123
4.3.1晶界擴(kuò)散的板片模型 123
4.3.2晶界擴(kuò)散的管道模型 127
4.4晶界的運(yùn)動(dòng) 128
4.4.1晶界的滑動(dòng) 128
4.4.2晶界的移動(dòng) 130
4.4.3溶質(zhì)對(duì)晶界運(yùn)動(dòng)的影響 133
4.5界面擴(kuò)散的測(cè)量技術(shù) 136
4.6界面擴(kuò)散的應(yīng)用實(shí)例 138
思考題 143
參考文獻(xiàn) 144  
第5章界面形核與長(zhǎng)大 145
5.1相變驅(qū)動(dòng)力與形核驅(qū)動(dòng)力 145
5.1.1相變驅(qū)動(dòng)力 145
5.1.2形核驅(qū)動(dòng)力 146
5.2界面的擴(kuò)散形核 147
5.2.1均勻形核 147
5.2.2非均勻形核 149
5.3新相長(zhǎng)大 156
5.3.1界面過程控制的新相長(zhǎng)大 156
5.3.2長(zhǎng)程擴(kuò)散控制的新相長(zhǎng)大 160
5.3.3析出相的聚集（粗化）  161
5.4界面形核與長(zhǎng)大的應(yīng)用實(shí)例 163
思考題 168
參考文獻(xiàn) 168
第6章金屬界面工程及應(yīng)用 169
6.1晶界工程 169
6.1.1晶界工程的定義 170
6.1.2晶界工程的分類 170
6.1.3基于退火孿晶的晶界工程及應(yīng)用 171
6.1.4基于織構(gòu)的晶界工程及應(yīng)用 192
6.1.5基于原位自協(xié)調(diào)的晶界工程及應(yīng)用 192
6.1.6基于合金化改善晶界特性的晶界工程及應(yīng)用 193
6.1.7其它類型的晶界工程及應(yīng)用 195
6.2相界面及應(yīng)用 199
6.2.1相界面分類 199
6.2.2鎂合金相界面應(yīng)用 199
6.2.3鎳基高溫合金相界面應(yīng)用 202
6.3金屬基復(fù)合材料界面及應(yīng)用 203
6.3.1金屬基復(fù)合材料界面類型 204
6.3.2金屬基復(fù)合材料界面結(jié)合形式 204
6.3.3金屬基復(fù)合材料界面反應(yīng) 205
6.3.4金屬基復(fù)合材料界面工程應(yīng)用 206
6.4納米層狀金屬材料界面及應(yīng)用 209
6.4.1納米層狀金屬材料強(qiáng)化能力 210
6.4.2層狀金屬材料塑性變形能力 213
思考題 216
參考文獻(xiàn) 217
附錄Ⅰ 蒸汽相飽和蒸汽壓與界面曲率半徑的關(guān)系 224
附錄Ⅱ 溶質(zhì)飽和濃度與界面曲率半徑的關(guān)系 226
附錄Ⅲ 立方晶系一些不同Σ 值的CSL轉(zhuǎn)換矩陣 228