金属的界面和表面如何定义.docx

金属的界面和外表如何定义金属的外表现象是指金届物体外表上产生的各种物理化学现象，如吸附、润湿、教着等。体相原子存在一个力场，此力场处于外表上时，不可能突然消失，必然会延伸到界面外的空间中去。这种不饱和的力场，对周围的气体和液体会产生不问程度的吸引作用，从旧使环境介质在固体外表的浓度大于体相中的浓度，这种现象称为吸附。从热力学的观点来看，固体外表上同样存在较高的自内能.而且出于固体没有流动性，不能像液体那样尽量用减小外表积的方法来降低体系的外表白内能，只能靠吸附外部介质来降低外表自出能，使表向处于更稳定的状屈。由于金属外表现象的存在，就必然会发生各种外表反响，反响经常发生在界面或者透过界面进入内部进行。其根本过程是：反响物质扩散到界面上一界而上产生吸附作用'界面反响一反响物离开界面或反响物诅过界画向金属内部扩散。(1)金属外表的不均勺性由于金属晶体外表状态与内部原子排列存在明显差异，因此金属晶体外表自出能及外表张力与晶体内部不同。外表能量较岗，导致其性能发生变化。另外由于金属外表的微观不均匀性导致金属外表存在不均匀性，这些不均勺件成为外表物理化学变化潜在的发生点。金属外表化学成分不均匀例如碳钢的渗碳体Fe:c、铸铁中的石墨、工业用铝中的合金元素铁和铜。金属中杂质的电位与基体金属的电位并不相同，这些物质的电位都比基体的电位正。金属组织不均勾多数金属材料都是多品材料，晶界的电位住往比品粒的负。多相合余中不同相的电位也不相同。应力的不均匀金属在加工装配过程巾，由于各局部变形不同或应力不同都会引起表卤上产牛电位的差异。通常，变形放大的地方或府力较大的部位电位较负。剩余应力可以通过热处理等力法来消除。另外，在微观状态始终存在剩余应力，微观剩余应力产生的原因有：a出于晶粒的热膨胀、弹性模量酌各向异性以及品粒方位差等；b.晶粒内的醒性形变；G品界处夹杂物、沉淀相以及相交产生的第二相。所以微观剩余应力又叫织构府力。各属的能量状态不均匀外表畸变区的原子处于能量不稳定状态，它们的活动性强，在固相反响和吸附过程中，是主要的活性小心。为此，在陶瓷或粉末冶金等：艺中，常用球磨等粉碎方法，使粉体细化增加比外表，而且其表而形成一定厚度的外表畸变区，有助于加速烧结相变反响的发生。金属外表吸附层或覆盖层不均匀在膜的孔隙或破裂处的电位通常比拟负。这些电位不同的点将形成腐蚀电他的阴极和阳极。因此金属外表潮湿时，只要金属的电位比H或D的复原反煎电位负，水中的H或。就会在电位较正的点L复原。（2）金属界面的结构金属的界面是指金属中具有不向成分、结构或虽然成分结构相同但晶体位向不同的交界面。通常把凝聚相与气相之间的分界面叫做外表，把凝聚相之间的分界面叫做界面。不同凝聚相之间的分界面称为相界回。同“相的品粒之间的分界面称为晶粒间界，简称晶界。品粒度小到微米以下的品粒称为微品；小到Innl数量级时，那么远程有序消失，物质属于非晶态。机械加工后的金属表层组织结构如图11所示。经过研磨抛光后的表朗，最外层形成厚度为1一10Onm的非晶体结构的微晶层（BeiIby层）。次层为塑性变形层，其厚度qJ达1一m,在近次层也可能产生其他变件层，如双晶、相坐、再结晶层等。由于表向原子重构、偏析、吸附层、化学层、缺陷等的存在，金属外表的晶体结构亦发生变化。加工的方式对外表的组织和外表的损伤区有寅接影响，如磨料的种类（如碳化硅粉、金刚石粉）、颗粒度、冷却速度以及冷却方式等。经过机械加工的外表在离外外表1-2mm范围，就是严重的形变区。虽然品格结构与内部差不多，但原子偏离平衡位置非常明显；在2050mm范围内那么为微小形变区。值得注意的是，残留损伤区有时会到达100mm,残留损伤区的范围由加工方式决定。金属表层组织示意(3)金属外表的结构金属的外表是指金属与周围介质之间的过渡区。外表区不仅包括固体外表的最外几层原子面，如果存在外表吸附层，还应计入这局部空间体积。金属表曲RJ能的构成是：最外表处的普通脏污附着层，如油污或灰伞等；吸附层，如液体或气体分子吸附膜；同微晶层结合的氧化层：金属外表与大气中的氧形成的氧化物层。其厚度取决于已氧化的基体金属的性质和环境。将污染外表变为纯洁、清洁外表的过程称为外表净化。根据外表净化方法的不同，常见的金属外表有以下几种。纯洁外表晶体的三维结构勺真空间的过渡层，厚度约O.5一2nmo清洁外表外表仅存有气体和洗涤残留物的吸附层。极外表指单原子层或分子层。如果吸附囱范德华键引起，称为物理吸附；如果吸附由外表化学键引起，那么称为化学吸附。污染外表外表有各种吸附尼、化学物层等。