结构推理 一根很细的铜丝,一个大角度晶界贯穿其截面,晶界和铜丝轴成。经高温退火后,晶界发生什么变化?这种变化的驱动力随界面与丝轴的夹角如何变化?若上述的晶界是孪晶界,退火时会发生什么变化?为什么?
【正确答案】解:界面转动的驱动力是总界面能(为界面的面积,为界面能)随位置的改变的减小。即 式中第一项表示界面离开原来晶界位置因单位界面能随位置改变而使总界面能改变,第二 项表示晶界离开原来晶界位置因界面积改变而使总界面能改变。 对于大角度晶界,一般晶界能量不随其位置而变化,减小晶界的面积可以减少系统的总界面能。退火时,晶界向减小晶界面积的方向转动,即向晶界面与丝轴垂直的方向转动,到达垂直位置后,此时界面积最小,所以停止转动。 对于孪晶界,以和分别表示孪晶界和普通大角度晶界的界面能,界面离开原来孪晶界位置即变为普通大角度晶界,而大角度晶界能量不随其位置变化,所以可以直接用表示。设铜丝的横截面积为1,现在位置的界面积,转动时的界面面积改变.故 如果,则晶界不能转动,即 时晶界不能动。孪晶的界面能比非孪晶的晶面能低很多,铜的普通大角度晶界能是孪晶界能的10倍多,所以此孪晶界不能转动。
【答案解析】