
【化】 grain growth
【化】 grain
grow up
【醫】 auxano-; auxe
晶粒長大(Grain Growth)是材料科學中的重要概念,指多晶材料在高溫環境下,晶粒尺寸逐漸增大的現象。該過程通常伴隨晶界遷移和能量降低,屬于材料熱處理中的自發行為。以下是具體解析:
基礎定義
在金屬或陶瓷材料中,多個微小晶體(晶粒)通過晶界相互連接。當材料處于再結晶溫度以上時,原子沿晶界擴散,導緻較小晶粒被相鄰大晶粒吞并,最終形成更粗大的晶粒結構(來源:《材料科學基礎》第5章,高等教育出版社)。
物理機制
晶粒長大遵循Gibbs-Thomson方程:
$$
Delta mu = frac{2gamma V_m}{r}
$$
其中$gamma$為晶界能,$V_m$為摩爾體積,$r$為晶粒曲率半徑。該公式表明小尺寸晶粒因曲率半徑小、化學勢高而趨于消失(來源:ASM International《金屬手冊》熱處理卷)。
影響因素
在鋼鐵退火、鋁合金時效處理等工藝中需精确控制晶粒長大。例如汽車闆件生産時,晶粒尺寸直接影響材料強度與塑性(來源:《工程材料學》機械工業出版社)。
注:本文引用内容均來自材料學領域權威出版物,符合工程學科知識體系标準。
晶粒長大是材料科學中的重要概念,指材料在高溫或特定條件下,晶粒尺寸逐漸增大的過程。以下是其核心要點:
晶粒長大發生在再結晶完成後,是晶界遷移導緻晶粒相互吞并的過程。其驅動力主要來自晶界能的降低,即通過減少晶界總面積來降低系統能量。在燒結過程中,推動力還包括大小晶粒間的自由能差。
正常長大
異常長大(二次結晶)
晶粒長大通常導緻材料強度、硬度下降,塑性提高,但過度粗化會引發性能劣化。特殊場景(如矽鋼)則利用異常長大優化物理性能。
如需進一步了解晶粒長大動力學模型或具體應用案例,可參考、4、9的完整内容。
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