4.晶界 陶瓷材料都是由微细颗粒的原料烧结成的。在烧成过程中，众多的微细的原料 颗粒形成了大量的结晶中心，当它们发育成晶粒时，这些晶粒相互之间的取向都是 不规则的，这些晶粒继续长大到互相相遇时就形成晶界。在晶界两边的晶粒都希望 晶界上的质点按自己的位向来排列，因此在晶界上质点的排列在某种程度上必然要 与它相邻的两个晶粒相适应，但又不能完全适应，因此它不可能是很规则的排列， 而成为一种过渡的排列状态，这就成了一种晶格缺陷。这种晶格缺陷一晶界的厚 度决定于两相邻晶粒间的位向差及材料的纯度，位向差愈大或纯度愈低的，晶界往 往就愈厚，一般厚度为两三个原子层到几百个原子层。 晶界对于多晶材料来说，是一个很重要的组成部分。它对多晶体的机电性能有 着极其显著的影响。我们知道，晶粒的大小对陶瓷材料的性能影响很大。若多晶材 料的破坏是沿着晶界断裂的，对于细晶材料来说，晶界比例大，当沿晶界破坏时， 裂纹的扩展要走迂迥曲折的道路，晶粒愈细，此路程愈长。另外，多晶材料的初始 裂纹尺寸与晶粒度相当，故晶粒愈细，初始裂纹尺寸就愈小，于是就提高了机械强 度。所以，为了获得好的机电性能就需要研究及控制晶粒度。晶粒度大小的问题， 实际上就是晶界在材料中所占比例的问题，图1-16是表示晶粒天小与晶界所占体 积百分比的关系曲线。该图是假定晶界宽度为0.1m,并把晶粒看作是球形粒子 来考虑的。从曲线可以看出，当晶粒尺寸小于2μm时，晶界的体积几乎占总体积
4.晶界
4.晶界- 晶粒大小 密■夏上，从其数量之大，可说明晶界 1001 是不容忽视的。目前对晶界研究还 % 事多.况且晶界的尺度在0.1μm以下， 车蒙，不是一般的显微工具所能研究 要用到一些新的研究手段，如俄歇 40 爱离子探针等。 （2x 对于小角度的晶界（即晶粒间位向差》 20 10 重，只在几度以内的)，可以把晶界的 看作是一系列平行排列的刃型位错所 2345 晶粒大小/μm 面。这方面的情况研究较多。大角度 图1-16晶粒大小与晶界所占 资料报导很少，一种可能是在晶界 体积百分比的关系 一重的#列已接近玻璃态的无定形结构。 :、还有人研究了MgO的大角度晶界，认为可能在一定条件下(310)面发生 三影或取向差为36.8°的大角度晶界。这种晶界的界面是共格的孪生面，故又 三遍晶界，图1-17是这种晶界的示意图。出州夹以首%册
4.晶界-晶粒大小
4.晶界-晶粒大小 ·晶界带来的问题：晶界应力，晶粒越大、晶界应 力越大。这种晶界应力甚至可以使大晶粒出现贯 穿性断裂；对机电耦合不利；介电性能 ·晶界利用：陶瓷材料的杂质一般进入玻璃相或晶 界：1)晶界质点排列不规则，势能较高，因此杂 质进入晶界所需能量较低；2)陶瓷中，某些氧化 物易形成不规则的非晶态结构，这种结构只能在 点阵排列不规则的晶界上富集，浓度高时，形成 玻璃相。-利用这一特性，加入熔点较低的烧结 助剂，实现液相烧结
• 晶界带来的问题：晶界应力，晶粒越大、晶界应 力越大。这种晶界应力甚至可以使大晶粒出现贯 穿性断裂；对机电耦合不利；介电性能 • 晶界利用：陶瓷材料的杂质一般进入玻璃相或晶 界：1）晶界质点排列不规则，势能较高，因此杂 质进入晶界所需能量较低；2）陶瓷中，某些氧化 物易形成不规则的非晶态结构，这种结构只能在 点阵排列不规则的晶界上富集，浓度高时，形成 玻璃相。-利用这一特性，加入熔点较低的烧结 助剂，实现液相烧结。 4.晶界-晶粒大小