11.固液界面的微觀結構

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1、固液界面的微觀結構固液界面微觀結構分類：根據(jù)用顯微鏡觀察生長著的晶體的界面狀況，可以將其微觀結構分為兩類，即光滑界面和粗糙界面光滑界面：1.從顯微尺度來看，光滑界面呈參差不齊的鋸齒狀，界面兩側的固液兩相是截然分開的，在界面的上部，所有的原子都處于液體狀態(tài)，在界面的下部，所有的原子都處于固體狀態(tài)，即所有的原子都位于結晶相晶體結構所規(guī)定的位置上。2.這種界面通常為固相的密排晶面。由于這種界面呈曲折的鋸齒狀，所以又稱為小平面界面。3.當從原子尺度觀察時，這種界面是光滑平整的。光滑界面圖2.19：1.原子尺度看：a)界面

2、光滑平整，b)固液兩相截然分開，c)界面上固相原子位于固相晶體結構所規(guī)定的位置上，d)形成平整的原子平面2.在光學顯微鏡下，光滑界面由曲折的若干小平面組成，所以又稱為粗糙界面：1.從原子尺度觀察時，這種界面高低不平，并存在幾個原子間距厚度的過渡層。在過渡層中，液相和固相的原子犬牙交錯的分布著1.由于過渡層很薄，在光學顯微鏡下，這類界面是平直的，又稱為非小平面界面除了少數(shù)透明的有機物之外，大多數(shù)材料包括金屬材料是不透明的，因此不能依賴直接觀察的方法確定界面的性質那么如何判斷材料界面的微觀結構類型呢，杰克遜對此進行了

3、深入的研究當晶體與液體處于平衡狀態(tài)時的固液界面：當晶體與液體處于平衡狀態(tài)時，從宏觀上看，其界面是靜止的。但是從原子尺度看，晶體與液體的界面不是靜止的，每一時刻都有大量的固相原子離開界面進入液相，同時又有大量液相原子進入固相晶格上的原子位置，與固相鏈接起來，只不過兩者的速率相等。光滑界面和粗糙界面的定義：1.設界面上可能具有的原子位置數(shù)為，其中個位置為固相原子所占據(jù)，那么界面上被固相原子占據(jù)位置的比例為，被液相原子占據(jù)的位置比例則為。2.如果界面上有近50%的位置為固相原子所占據(jù)，即，這樣的界面即為粗糙界面。3.如

4、果界面上有近0%或100%的位置為晶體原子所占據(jù)，則這樣的界面稱為光滑界面界面的平衡結構應當是界面能最低的結構當在光滑界面上任意添加原子時其界面自由能的變化可以用下式表示：式中，為波爾茨曼常數(shù)，是熔點，是杰克遜因子取不同的值作與的關系線2.191.當時，在處，界面能處于最小值，即相當于相界面上的一半位置為固相原子所占據(jù)，這樣的界面即對應于粗糙界面；2.當時，在靠近0處或1處，界面能最小，即相當于界而上的原了位置有極少量或極大量為固相原子所占據(jù)，這樣的界面正是對應于光滑界面。各種材料的杰克遜因子和界面性質：1.純金

5、屬與合金和某些有機物的杰克遜因子，其固液界面為粗糙型界面，2.許多有機化合物的，其固液界面為光滑型界面3.少數(shù)材料如和氫化物晶體等的，處于中間狀態(tài)，情況比較復雜，其固液界面呈混合型，且與界面的取向有關