《材料界面结构与特性》

目 录1

第一章绪论1

1.1在界面科学的若干问题上取得新的认识2

1.2建立若干研究与表征界面的新方法3

1.3推动多种新材料的制备与性能改进3

第二章界面研究进展6

2.1界面结构研究深入到原子尺度的直接验证6

2.1.1扩展晶界的原子像7

2.1.3 α-Ti/TiH界面上的向错与旋错8

2.1.2沉淀相界面推移的动态观察8

2.1.4界面原子分辨的Z衬度像及电子能量损失谱9

2.1.5界面电子全息图10

2.1.6金属－半导体界面的扫描隧道显微术观察11

2.2界面热力学的表述及新的实验现象11

2.2.1引入更多界面热力学参数12

2.2.2界面对系统热力学参数的影响13

2.2.3溶质原子在界面的偏聚14

2.3界面动力学－界面扩散16

2.3.1置换原子界面扩散16

2.4界面性质17

2.3.3间隙原子界面扩散17

2.3.2界面结构对扩散的影响17

参考文献20

第三章界面结构研究方法22

3.1界面的纳米尺度综合分析22

3.1.1界面原子像的实验观察与计算23

3.1.2界面成分分析26

3.2界面键合及电子结构的实验测定29

3.2.1电子晶体学方法29

3.2.2电子能量损失谱方法37

3.3.2微电子衍射方法47

3.3界面有序状态的测定47

3.3.1长程有序、短程有序和X射线方法47

3.3.3原子探针－场离子显微镜方法48

3.4测定界面应力场49

3.4.1界面应力场衍射衬度49

3.4.2从高分辨像对界面局部点阵畸变进行测量49

3.4.3会聚束电子衍射测定界面应力场51

3.5取向成像电子显微术54

3.5.1简述54

3.5.3取向成像电子显微术的原理及方法55

3.5.2取向成像电子显微术含义55

3.5.4应用59

参考文献61

第四章先进材料的界面研究64

4.1纳米固体材料的制备、结构和物性64

4.1.1纳米固体材料的制备65

4.1.2纳米固体材料的界面结构67

7.2.1 金属氧化的经典扩散理论 174

4.1.3纳米固体材料中的缺陷结构76

4.1.4纳米固体材料优异的性能79

4.2纳米粉末84

4.2.1纳米粉末银84

4.2.2纳米C6084

4.2.3纳米粒子表面的精细结构85

4.3金属间化合物的界面结构85

4.3.1 TiAl金属间化合物的界面结构86

4.3.2 Ni 5 0A120Fe30金属间化合物91

4.3.3 TiAl-V-Si中的硅化物91

4.4结语92

参考文献92

5.1 引言97

第五章金属基复合材料界面97

5.2主要问题98

5.3.1碳（石墨）纤维增强铝基复合材料界面99

5.3微区结构及其表征99

5.3.2碳（石墨）纤维增强镁基复合材料界面105

5.3.3硼酸铝（9Al2O3·2B2O3）晶须增强铝基复合材料界面结构109

5.3.4钛酸钾晶须增强铝基复合材料界面111

5.3.5碳化硅（CVD）纤维增强钛基复合材料界面结构112

5.3.6碳化钛颗粒增强钛基复合材料界面结构114

5.3.7 TiB2晶须增强Ti6Al4V基复合材料界面结构115

5.3.8 TiB2/NiAl,Ti(CN)/TiB2内生复合材料的界面结构116

5.4金属基复合材料的界面反应121

5.5金属基复合材料界面特性对性能的影响122

5.5.1连续纤维增强金属基复合材料的低应力破坏现象123

5.5.2界面结构性能对复合材料性能的影响125

5.5.3界面结构性能对复合材料内微区域性能的影响126

5.6金属基复合材料界面优化及界面反应控制的途径127

5.6.1纤维等增强体的表面涂层处理128

5.6.2金属基体合金化128

5.6.3优化制备工艺方法和参数130

参考文献130

第六章相界面的物理化学研究132

6.1 Ni3Fe中反相畴界（APB）的研究133

6.2 Fe-17％Cr合金贫Cr区的AP研究136

6.3再结晶及相变过程中晶界的化学偏聚137

6.3.1体心立方合金高温变形后再结晶过程中移动晶界的成分变化138

6.3.2面心立方合金再结晶过程中移动晶界的成分变化138

6.3.3快速加热时体心立方α铁转变为γ奥氏体时硼在移动晶界上的偏聚140

6.3.4相变过程中移动相间界面上的化学偏聚141

6.3.5双相再结晶过程中相界面元素的再分布141

6.4析出相的界面区域成分变化对后继相变的影响142

6.5合金中纳米级化学偏聚原子簇对相变的影响143

6.6界面应力场对相变及相界面的影响146

6.6.1 Fe-Ni-V-C合金中原子簇、位错组列转换为蝶状马氏体引发的蝶状马氏体行列146

6.6.2合金中三维约束条件对马氏体与贝氏体结构和界面的影响150

6.7 Fe90Zr7B3软磁材料晶化过程中纳米晶相界面的研究156

参考文献161

第七章界面在金属氧化中的作用163

7.1金属的初期氧化163

7.1.1初期氧化研究的概况163

7.1.2表面分析技术在金属初期氧化研究中的应用164

7.1.3在金属初期氧化研究中的现代显微分析新技术165

7.2金属氧化的界面反应与扩散174

7.2.2金属与氧化膜的界面行为175

7.3界面结构、组成对金属氧化膜初期生长的影响176

7.4界面结构、化学组成与氧化膜的力学行为178

7.5界面与稀土活性元素效应180

7.5.1活性元素效应的微观机制180

7.5.2氧化膜晶界在氧化膜生长过程中的作用181

7.5.3 RE对界面力学行为的影响183

7.6 内氧化合金中的金属／氧化物界面186

7.7结语188

参考文献189

第八章颗粒膜界面物性193

8.1 引言193

8.2颗粒膜的制备196

8.3颗粒膜的磁性200

8.4颗粒膜的巨磁电阻效应211

8.5颗粒膜的磁光效应221

参考文献225

8.6结语225

第九章界面研究新技术228

9.1 引言228

9.2弹道电子发射显微术228

9.2.1 BEEM的基本原理228

9.2.2 BEEM实验方法233

9.2.3 BEEM的应用233

9.2.4界面的弹道空穴谱237

9.3扫描电荷泵法——半导体／绝缘体界面电子结构的研究239

9.3.1界面态和界面态测量239

9.3.2扫描电荷泵法的计算机模拟245

9.3.3实验方法和结果248

9.3.4实验结果及讨论252

9.3.5结语252

第十章界面理论及界面电子结构与模拟计算254

10.1 晶界能量学基础及晶界电子结构与掺杂效应254

10.1.1研究背景254

10.1.2“自协调”理论计算框架255

10.1.3第一原理原子间相互作用势及其应用255

10.1.4原子间相互作用能的理论计算及其应用262

10.1.5过渡金属晶界的有限温度分子动力学模拟266

10.1.6晶界电子结构及能量与掺杂效应272

10.2界面（表面）磁各向异性理论295

10.2.1背景和近期实验研究295

10.2.2理论认识的困难及其解决办法296

10.2.3磁性层的电子态占据对磁各向异性的影响298

10.2.4界面磁各向异性决定于磁性原子法向电子态的杂化298

10.2.5有效配位相互作用模型299

10.2.6多层膜（磁性超点阵）的磁各向异性300

10.2.7结语300

10.3.2晶界对力学性能的影响301

10.3界面与材料力学性能301

10.3.1简述301

10.3.3异质界面对力学性能的影响310

10.4金属－陶瓷界面电子结构314

10.4.1简述314

10.4.2金属电子结构与原子簇大小的相关性315

10.4.3 MgO和Al2O3陶瓷电子结构317

10.4.4金属－陶瓷界面电子结构319

参考文献327