晶粒成长英文解释翻译、晶粒成长的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【机】 crystal grain-growth
分词翻译:
晶粒的英语翻译:
【化】 grain
成长的英语翻译:
come on; grow up; pullulate; round into; shape
【机】 growth
专业解析
在材料科学领域,晶粒成长(Grain Growth)指多晶材料在高温下,其内部晶粒尺寸逐渐增大的现象。该过程伴随着晶界迁移,小晶粒被邻近的大晶粒吞并,导致平均晶粒尺寸增加,晶界总面积减少。英文术语为"grain growth"。
核心过程与机制:
- 驱动力:晶粒成长的驱动力主要来源于晶界能的降低。晶界本身具有较高的能量,系统通过减少晶界总面积(即增大晶粒尺寸)来降低总能量,趋向更稳定的状态。
- 晶界迁移:晶粒成长通过晶界的移动实现。原子从晶界一侧的晶粒脱离,扩散穿过晶界,加入到另一侧的晶粒中,导致晶界向曲率中心移动(小晶粒一侧),大晶粒逐渐吞噬小晶粒。
- 正常晶粒成长:在理想情况下,晶粒尺寸分布相对均匀,成长速率符合抛物线规律,平均晶粒尺寸随保温时间的平方根增大。
- 异常晶粒成长:某些晶粒会异常快速长大,远超过平均尺寸,也称为二次再结晶。这通常由特定因素(如织构、第二相粒子分布不均)引起。
影响因素:
- 温度:温度升高显著加速原子扩散和晶界迁移,是影响晶粒成长速率的最主要因素。
- 保温时间:成长程度随高温保持时间的延长而增加。
- 初始晶粒尺寸:通常初始晶粒越细小,成长驱动力越大。
- 杂质与第二相粒子:杂质原子偏聚在晶界或弥散分布的第二相粒子会对晶界迁移产生钉扎作用(Zener钉扎),阻碍晶粒成长。
- 晶界特性:不同晶界(如小角度晶界、大角度晶界、特殊重位点阵晶界)具有不同的迁移速率。
实际意义:
晶粒尺寸是决定金属和陶瓷等材料力学性能(如强度、韧性、硬度)和物理性能(如磁性、导电性)的关键因素。例如,根据霍尔-佩奇关系,材料屈服强度通常随晶粒细化而提高。因此,理解和控制晶粒成长对于材料热处理工艺设计和性能优化至关重要。
权威参考来源:
- Callister, W. D., & Rethwisch, D. G. Materials Science and Engineering: An Introduction (10th ed.). Wiley. 该书是材料科学领域的经典教材,对晶体结构、缺陷(包括晶界)以及热处理过程中的回复、再结晶和晶粒成长有系统阐述。
- Porter, D. A., Easterling, K. E., & Sherif, M. Y. Phase Transformations in Metals and Alloys (3rd ed.). CRC Press. 此书深入探讨了金属与合金中的相变,包括再结晶后的晶粒成长机制、动力学模型(如Burke-Turnbull方程)及影响因素。
- Humphreys, F. J., & Hatherly, M. Recrystallization and Related Annealing Phenomena (2nd ed.). Elsevier. 该专著是再结晶及相关现象研究的权威著作,对晶粒成长(特别是正常与异常成长)的理论、实验观察和模型有详尽分析。
网络扩展解释
晶粒成长(晶粒生长)是材料科学中的重要概念,指材料中晶粒尺寸随时间推移或温度变化而增大的过程。以下从定义、机制、类型、驱动力及影响因素等方面进行综合解释:
1.定义与基本机制
晶粒成长是晶体内部原子或离子通过重新排列,导致晶粒尺寸增大的现象。这一过程通常发生在材料加工、热处理或高温环境中。晶粒的外形虽不规则,但其内部晶胞的排列方向基本一致。
2.晶粒成长的类型
- 正常晶粒生长:晶界逐步缓慢移动,小晶粒逐渐被大晶粒兼并,晶粒尺寸均匀增大。例如烧结中后期,平均晶粒尺寸持续增加。
- 异常晶粒生长(二次再结晶):在特定条件下(如杂质阻碍失效或变形织构存在),少数大晶粒突然快速吞并周围小晶粒,导致晶粒尺寸分布极不均匀。这种现象在硅钢片等材料中被用于优化磁性能。
3.驱动力
晶粒成长的主要驱动力是晶界表面能的降低。弯曲的晶界会向曲率中心移动以减少界面面积,而大角度晶界的迁移率高于小角度晶界。此外,塑性变形产生的能量也可能推动初次再结晶过程。
4.影响因素
- 温度:高温加速原子扩散和晶界迁移。
- 杂质与气孔:可能阻碍晶界移动,但异常生长时可被大晶粒跨越。
- 材料特性:如硅钢片通过控制二次再结晶形成粗晶,以提升磁导率。
5.应用与意义
晶粒尺寸直接影响材料的力学性能(如强度、韧性)和物理性能(如导电性、磁性能)。例如,细晶材料通常强度更高,而某些功能材料需通过异常生长获得特定性能。
如需更深入的技术细节,可参考硅钢材料研究(来源)或烧结过程分析(来源)。
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