表面分凝一般是指在平衡狀態條件下，金屬合金中的某種組分在自由表面的富集。
基本介紹
- 中文名：表面分凝
- 外文名：Surface segregated
- 性質：科學
- 類別：物理
簡介,解釋,參見,
簡介
表面分凝是只在某些情況下，合金中的特定金屬會凝聚再合金的表面，例如金屬鎳中極微量的銅會分凝到表面上去，而不銹鋼經過特定的熱處理後，裡面的鉻也會凝結到表面。對表面分凝的現象解釋，是在一百多年前吉布斯·J·W的固體和液體的表面勢力學理論所提出的，吉布斯指出表面分凝的現象會產生是因為合金之間的原子小不同，而引起的點陣應變能。目前用表面分析的方法來研究表面分凝是直接和可靠的方法，例如用X射線電子譜、離子散射譜、背散射譜等方法來探測表層和表面數層內的元素組分的分布狀況。
解釋
對表面分凝現象的解釋，要追溯到一百年前J.W.吉布斯的固體和液體的表面勢力學理論。吉布斯指出，金屬合金的表面組分不一定和體內組分一樣，某一種組分會分凝到表面上來，這種表面分凝有助於降低表面自由能。現在，認為促使表面分凝的“驅動力”有兩個，即原子間的結合能和因原子大小不同而引起的點陣應變能。
建立在“正則溶液”理論基礎上的鍵合模型，認為鍵合比較弱的元素，也就是升華熱較低的元素富集在表面時其表面自由能最低。另一方面，從點陣應變模型來看，如溶質(即數量較少的元素)原子的大小和基體原子的大小相比有較大的差別，那么溶質原子分凝到表面上去，會減輕點陣的應變。在研究表面分凝問題時，通常要把兩者結合起來考慮。但也還有一些實驗結果不能簡單地用上述二種模型來解釋。當外界條件（如溫度、氣體吸附、離子轟擊、輻照等）改變時，合金的表面為了達到新的熱力學平衡，表面分凝的元素的種類和程度也會有相應的變化。
用表面分析的方法來研究表面分凝是直接和可靠的方法。如用電子激發脫附(ESD)、俄歇電子譜(AES)、X射線電子譜（XPS或ESCA）、離子散射譜(ISS)、背散射譜(BS)、次級離子質譜(SIMS)和原子探測束場離子顯微鏡 (APFIM)等方法可以探測到最表層和表面數層內的元素組分的分布狀況（見表面物理學）。
