晶粒成長英文解釋翻譯、晶粒成長的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【機】 crystal grain-growth
分詞翻譯:
晶粒的英語翻譯:
【化】 grain
成長的英語翻譯:
come on; grow up; pullulate; round into; shape
【機】 growth
專業解析
在材料科學領域,晶粒成長(Grain Growth)指多晶材料在高溫下,其内部晶粒尺寸逐漸增大的現象。該過程伴隨着晶界遷移,小晶粒被鄰近的大晶粒吞并,導緻平均晶粒尺寸增加,晶界總面積減少。英文術語為"grain growth"。
核心過程與機制:
- 驅動力:晶粒成長的驅動力主要來源于晶界能的降低。晶界本身具有較高的能量,系統通過減少晶界總面積(即增大晶粒尺寸)來降低總能量,趨向更穩定的狀态。
- 晶界遷移:晶粒成長通過晶界的移動實現。原子從晶界一側的晶粒脫離,擴散穿過晶界,加入到另一側的晶粒中,導緻晶界向曲率中心移動(小晶粒一側),大晶粒逐漸吞噬小晶粒。
- 正常晶粒成長:在理想情況下,晶粒尺寸分布相對均勻,成長速率符合抛物線規律,平均晶粒尺寸隨保溫時間的平方根增大。
- 異常晶粒成長:某些晶粒會異常快速長大,遠超過平均尺寸,也稱為二次再結晶。這通常由特定因素(如織構、第二相粒子分布不均)引起。
影響因素:
- 溫度:溫度升高顯著加速原子擴散和晶界遷移,是影響晶粒成長速率的最主要因素。
- 保溫時間:成長程度隨高溫保持時間的延長而增加。
- 初始晶粒尺寸:通常初始晶粒越細小,成長驅動力越大。
- 雜質與第二相粒子:雜質原子偏聚在晶界或彌散分布的第二相粒子會對晶界遷移産生釘紮作用(Zener釘紮),阻礙晶粒成長。
- 晶界特性:不同晶界(如小角度晶界、大角度晶界、特殊重位點陣晶界)具有不同的遷移速率。
實際意義:
晶粒尺寸是決定金屬和陶瓷等材料力學性能(如強度、韌性、硬度)和物理性能(如磁性、導電性)的關鍵因素。例如,根據霍爾-佩奇關系,材料屈服強度通常隨晶粒細化而提高。因此,理解和控制晶粒成長對于材料熱處理工藝設計和性能優化至關重要。
權威參考來源:
- Callister, W. D., & Rethwisch, D. G. Materials Science and Engineering: An Introduction (10th ed.). Wiley. 該書是材料科學領域的經典教材,對晶體結構、缺陷(包括晶界)以及熱處理過程中的回複、再結晶和晶粒成長有系統闡述。
- Porter, D. A., Easterling, K. E., & Sherif, M. Y. Phase Transformations in Metals and Alloys (3rd ed.). CRC Press. 此書深入探讨了金屬與合金中的相變,包括再結晶後的晶粒成長機制、動力學模型(如Burke-Turnbull方程)及影響因素。
- Humphreys, F. J., & Hatherly, M. Recrystallization and Related Annealing Phenomena (2nd ed.). Elsevier. 該專著是再結晶及相關現象研究的權威著作,對晶粒成長(特别是正常與異常成長)的理論、實驗觀察和模型有詳盡分析。
網絡擴展解釋
晶粒成長(晶粒生長)是材料科學中的重要概念,指材料中晶粒尺寸隨時間推移或溫度變化而增大的過程。以下從定義、機制、類型、驅動力及影響因素等方面進行綜合解釋:
1.定義與基本機制
晶粒成長是晶體内部原子或離子通過重新排列,導緻晶粒尺寸增大的現象。這一過程通常發生在材料加工、熱處理或高溫環境中。晶粒的外形雖不規則,但其内部晶胞的排列方向基本一緻。
2.晶粒成長的類型
- 正常晶粒生長:晶界逐步緩慢移動,小晶粒逐漸被大晶粒兼并,晶粒尺寸均勻增大。例如燒結中後期,平均晶粒尺寸持續增加。
- 異常晶粒生長(二次再結晶):在特定條件下(如雜質阻礙失效或變形織構存在),少數大晶粒突然快速吞并周圍小晶粒,導緻晶粒尺寸分布極不均勻。這種現象在矽鋼片等材料中被用于優化磁性能。
3.驅動力
晶粒成長的主要驅動力是晶界表面能的降低。彎曲的晶界會向曲率中心移動以減少界面面積,而大角度晶界的遷移率高于小角度晶界。此外,塑性變形産生的能量也可能推動初次再結晶過程。
4.影響因素
- 溫度:高溫加速原子擴散和晶界遷移。
- 雜質與氣孔:可能阻礙晶界移動,但異常生長時可被大晶粒跨越。
- 材料特性:如矽鋼片通過控制二次再結晶形成粗晶,以提升磁導率。
5.應用與意義
晶粒尺寸直接影響材料的力學性能(如強度、韌性)和物理性能(如導電性、磁性能)。例如,細晶材料通常強度更高,而某些功能材料需通過異常生長獲得特定性能。
如需更深入的技術細節,可參考矽鋼材料研究(來源)或燒結過程分析(來源)。
分類
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