摩擦学 Solid Surface: Structures Properties 固体表面结构与性质
1 固体表面结构与性质 Solid Surface: Structures & Properties 摩擦学
固体材料在使用过程发生的各种物理化学变化(催化、 腐蚀、摩擦、磨损、电子发射、……)是从表面向內部逐渐 进行的,过程的进行依赖于表面结构与性质。认识表面结 构与性质是研究表面间发生各种相互作用的基础。 回你的结鹅与胜圆
2 固体材料在使用过程发生的各种物理化学变化（催化、 腐蚀、摩擦、磨损、电子发射、……）是从表面向内部逐渐 进行的，过程的进行依赖于表面结构与性质。认识表面结 构与性质是研究表面间发生各种相互作用的基础。 固体表面的结构与性质
金属内部结构特征 通常金属在固态下都是晶体。原子按一定几何形状 有规则排列。基本排列形式有体心立方、面心立方和密 排六方。晶体结构不同,力学和物理性能也不同。 晶体结构变化可改变表面的摩擦磨损特性(钴在加热 时从密排六方晶格转为面心立方晶格,摩擦因数增大) 回你的结鹅与胜圆
3 通常金属在固态下都是晶体。原子按一定几何形状 有规则排列。基本排列形式有体心立方、面心立方和密 排六方。晶体结构不同，力学和物理性能也不同。 晶体结构变化可改变表面的摩擦磨损特性（钴在加热 时从密排六方晶格转为面心立方晶格，摩擦因数增大） 金属内部结构特征 固体表面的结构与性质
面心立方晶胞 体心立方晶胞 8+6=14个原子 8+1=9个原子 三种典型晶体 晶胞结构特征 密排六方晶胞 12+2+3=17个原子 回你的结鹅与胜圆
4 8+6=14个原子 8+1=9个原子 12+2+3=17个原子 三种典型晶体 晶胞结构特征 固体表面的结构与性质
实际晶体存在许多结构缺陷。晶体缺陷非静止、稳定不变, 随条件改变而不断变化和交互作用,对表面的机械、物理和 化学性能影响很大。 在实际晶体中,由于晶体形成条件、原子的热运动及其它条件的 影响,原子的排列不可能十分完整和规则,往往存在偏离了理想晶体 结构的区域。这些与完整周期性点阵结构的偏离即为晶体中的缺陷。 回你的结鹅与胜圆
5 实际晶体存在许多结构缺陷。晶体缺陷非静止、稳定不变， 随条件改变而不断变化和交互作用，对表面的机械、物理和 化学性能影响很大。 在实际晶体中，由于晶体形成条件、原子的热运动及其它条件的 影响，原子的排列不可能十分完整和规则，往往存在偏离了理想晶体 结构的区域。这些与完整周期性点阵结构的偏离即为晶体中的缺陷。 固体表面的结构与性质
晶体缺陷类型 间隙原子 【点缺陷】三维方向上尺寸都很小的 缺陷,如空位、间隙原子和杂质原子 等。点缺陷引起点阵对称性破坏,造 成在其附近一个区域内的弹性畸变, 对金属的物理、机械和热处理性能影 响较大。 异类原子 空位 回你的结鹅与胜圆
6 晶体缺陷类型 【点缺陷】三维方向上尺寸都很小的 缺陷，如空位、间隙原子和杂质原子 等。点缺陷引起点阵对称性破坏，造 成在其附近一个区域内的弹性畸变， 对金属的物理、机械和热处理性能影 响较大。 固体表面的结构与性质
Schottky空位 Frenke空位 Schottky缺陷】原子或离子离开原来所在的格点位置而形成的空位式点缺陷。 【 Frenkel陷】原先占据一个格点的原子(或离子)离开格点位置,成为间隙原子(或离 子),并在其原先占据的格点处留下一个空位,形成空位一间隙对。 回你的结鹅与胜圆
7 【Schottky缺陷】原子或离子离开原来所在的格点位置而形成的空位式点缺陷。 【Frenkel缺陷】原先占据一个格点的原子（或离子）离开格点位置，成为间隙原子（或离 子），并在其原先占据的格点处留下一个空位，形成空位—间隙对。 Schottky空位 Frenkel空位 固体表面的结构与性质
【线缺陷】一个方向上尺寸较大,另外两个方向的尺寸较小的缺陷。 位错是典型的线缺陷,主要包括刃型位错和螺型位错。 【面缺陷】缺陷若主要沿二维方向伸展开来,而在另一维方向上的 尺寸变化相对甚小,则形成面缺陷。面缺陷主要有晶体表面、晶界、 亚晶界、孪晶界、相界、层错等。 回你的结鹅与胜圆
8 【线缺陷】一个方向上尺寸较大，另外两个方向的尺寸较小的缺陷。 位错是典型的线缺陷，主要包括刃型位错和螺型位错。 【面缺陷】缺陷若主要沿二维方向伸展开来，而在另一维方向上的 尺寸变化相对甚小，则形成面缺陷。面缺陷主要有晶体表面、晶界、 亚晶界、孪晶界、相界、层错等。 固体表面的结构与性质
固体中的原子/分子力 固体中的原子/分子间具有很强的相互作用。强大的吸力 使原子/分子靠得十分紧密,固体具有强度和硬度 当固体被相互压紧时,产生变形,原子/分子间产生斥力。 回你的结鹅与胜圆
9 固体中的原子/分子力 固体中的原子/分子间具有很强的相互作用。强大的吸力 使原子/分子靠得十分紧密，固体具有强度和硬度。 当固体被相互压紧时，产生变形，原子/分子间产生斥力。 固体表面的结构与性质
吸力 吸力 合力 原子间距 斥力 斥力 回你的结鹅与胜圆 10
10 Q P 原子间距 吸 力 斥 力 O 斥力 吸力 合力 固体表面的结构与性质