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时间:2020-06-04
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1、PHY4890:表面与界面的偏析(SurfaceandInterfaceSegregation)主讲教师:王江涌汕头大学物理系20091课程简介特点:内容非常专+数学公式(推导)多+前沿课题目的:通过一个具体的实例(偏析),了解从事一个课题的程序及其核心如何学:认真听课,做好笔记,尽可能多地阅读有关文献如何考:开卷(填空+简答+计算.注意:有些题目将是课堂上讲过,但并未写在课件上!)2内容引言;平衡态的偏析理论;动态的偏析理论;偏析样品的制备及实验的测量;偏析理论的实际应用;31.引言1.1偏析现象:表面偏析4表面偏析AFMimagesofthesulfuro
2、verlayerontitaniumsurfaceexhibitingpatterns,afterannealing3hat750oC;J.Phys.:Condens.Matter13(2001)7923–793552DreconstructionperpendiculartothecylindricalsampleaxisshowinggrainboundariesinpolycrystallineAl:(a)beforeapplicationofGa;(b)afterapplicationofGaandanannealingof4hat323K;(c)af
3、ter2hofadditionalannealingat573K.MaterialsScienceandEngineeringA281(2000)198.界面(晶界)偏析6ScanningElectronMicrographs(SEM)ofthefracturesurfacesof(A)pureand(B)Bi-dopedCu.Thetransformationfromductile(柔软的)tobrittle(易碎的)intergranularfracture(晶间断裂)isclearlydemonstrated.界面(晶界)偏析AB71.2偏析及偏析的驱动
4、力:合金材料中,溶(杂)质原子在界面(如表面,晶界)和体内之间重新分布,从而导致溶(杂)质原子在界面的浓度远大于体内的浓度,这一现象被称之为偏析。偏析的驱动力乃是降低体系的Gibbs自由能.1.3偏析的应用:脆性断裂(brittlefractures);晶界的扩散(GBdiffusion);腐蚀(corrosion);催化(catalyticfield)…危害:主要表现在材料的断裂往往是沿晶界断裂!如飞机机体,汽车发动机部件,压力容器,核反应堆,…;有益:主要表现在材料的改性如利用表面偏析改变材料的抗氧化,抗腐蚀的特性,提高催化效率等;利用晶界偏析改变
5、材料的韧性等。81.4偏析理论的发展:宏观理论:a.Langmuir-McLeanmodel(1957)—无相互作用的平衡偏析方程;b.Bragg-Williamsexpression(1973)—有相互作用的平衡偏析方程;c.Guttmannformula(1975)—多元系的平衡共偏析方程;d.ModifiedDarkenmodel(1988)—多元系的平衡及动态偏析方程;e.…微观理论:a.Abinitio;b.MonteCarlomodel;c.EAM(embeded-atommethod);d.DFT(density-functionalth
6、eory);e.…91.5偏析的测量:间接的方法,如金相,XRD,表面能(微观硬度)的测量…直接的方法,如俄歇电子谱(AES),X射线光电子谱(XPS),能量损失谱(ELS),离子散射谱(ISS),3D原子探针(AP),分析透射电子显微镜(ATEM)…10
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