生長台階，是弗蘭克於1949年將位錯與晶體生長動力學聯繫起來而產生的一種科學技術。最初考慮的是一個與生長界面垂直相交的螺型位錯，後來又把這個模型推廣到具有與生長界面垂直的永不消失的柏格斯矢量分量的其他一切位錯。這些位錯的性質由生長界面與柏格斯矢量的排列方向決定，往往是混合型的。每個這種類型的位錯都帶有一個表面台階，這個表面台階可大大促進晶體生長或反過來使晶體瓦解。
基本介紹
- 中文名：生長台階
- 外文名：Growth kinetics
- 類型：科學技術
- 創始人：弗蘭克
- 創建時間：1949
- 學科：冶金工程
簡介,Cu-Zn-Al合金中貝氏體的納米級生長台階,貝氏體寬面上的生長台階,生長前端的納米級台階,
簡介
生長台階是弗蘭克於1949年將位錯與晶體生長動力學聯繫起來而產生的一種科學技術。它最初考慮的是一個與生長界面垂直相交的螺型位錯，後來又把這個模型推廣到具有與生長界面垂直的永不消失的柏格斯矢量分量的其他一切位錯。這些位錯的性質由生長界面與柏格斯矢量的排列方向決定，往往是混合型的。每個這種類型的位錯都帶有一個表面台階，這個表面台階可大大促進晶體生長或反過來使晶體瓦解。
Cu-Zn-Al合金中貝氏體的納米級生長台階
貝氏體相變機制是固態相變領域中爭論時間最長、分歧最大的問題之一切變和擴散兩大學派對此均開展了大量研究工作，所得結果各自不同，觀點亦大相逕庭。
本世紀60年代，美國學者Aaronson將蒸汽凝聚或液相凝固成晶體的台階生長機制引入固態相變，建立了擴散控制的台階長大模型，成功地解釋了許多片狀相及貝氏體相變的實驗現象。迄今，已在許多鋼和有色合金的貝氏體中發現了台階結構，為擴散機制提供了實驗依據。但以往的實驗觀察大都限於貝氏體寬面上的大尺度巨型台階，台階高度均在100nm左右，其可動性受到切變派的懷疑，而貝氏體前沿的台階結構觀察則未見報導。此外，由於貝氏體初生態攜帶了大量表征相變特徵的信息，對它的研究也已成為該領域的工作重點。爭論的焦點是，初生態貝氏體內是否有層錯、孿晶或其它含有切變跡象的缺陷存在。Cu Zn一合金中初生態貝氏體不含層錯等缺陷的事實，並在貝氏體的寬面上發現了納米級生長台階。為進一步揭示貝氏體的相變特徵，對Cu Zn-Al貝氏體初生態尤其是其生長前沿進行了研究，首次觀察到了貝氏體片前端一系列與晶胞尺寸(正交結構，其中C=1.91 nm)同一數量級的納米級生長台階，為貝氏體相變機制提供了重要的實驗依據。
貝氏體寬面上的生長台階
由合金初生貝氏體等厚條紋可以看出，每片貝氏體的寬面上均存在三維台階，其高度為10nm左右，此外，經雙傾台反覆傾轉，未發現貝氏體內有層錯、孿晶或其它缺陷存在，這表明貝氏體在形成初期不是通過切變而可認為是通過台階機制長大的。
貝氏體與基體間的界面形貌像是利用斑點得到的暗場像。貝氏體的寬面上除存在一個高約80nm的巨型台階外，其左側還有一列高度更小的台階，高度僅2nm左右。
生長前端的納米級台階
以上考察的是貝氏體寬面上的台階結構。同樣，在貝氏體的生長前端也有一系列的台階存在。貝氏體除了在寬面上有一列高為2nm左右的台階外，其生長前端也存在許多台階。其中兩列台階高度較小，均在10以下，貝氏體的巨觀形貌都呈由粗變細狀，並且是台階式的非連續變細，這表明貝氏體的長大台階是可動的.尤為值得注意的是，巨型台階的台面A和階面B上分別有兩個小台階C、D，高度同樣為2nm左右。
根據台階理論，高度為單個原子晶胞的台階稱為結構台階，它是為改善兩相共格程度、降低兩相界面能而引入的不可動台階.尺度大於單個原子晶胞的台階稱為生長台階，生長台階是可動的，通過它沿寬面的側向運動使新相長大。由於以往觀察到的生長台階一般高度較
大，故也稱之為巨型台階。現代台階理論進一步認為，巨型台階的台面和階面均屬部分共格或完全共格網，因而都是不可動的，但巨型台階的階面上通常存在扭折或小台階等缺陷，其中扭折的高度為若干原子層尺度，其階面為非共格，此類非共格階面是可動的，其運動導致新相的長大。
Cu Zn合金初生態貝氏體的寬面和生長前端均發現有與晶胞尺寸同一數量級的納米級生長台階，進一步證實並豐富了正在發展中的貝氏體台階生長機制。
