晶粒
晶粒（crystallite、crystal grain）是指微小的或微米尺度的晶体。多晶体由许多不同大小和取向的晶粒组成，视不同之成长与加工过程，多晶体中的晶粒取向可能都均匀地随机分布形成随机织构，也可能表现出多数晶粒都朝某一特定取向，而形成特定的择优取向。
a) 展性铸铁（又称为可锻铸铁）
b) 已除去表面镀膜的电工钢
c) 多晶硅太阳能电池
d) 经过热浸镀锌处理的钢铁表面
e) VT22钛合金经酸性蚀刻液处理后的金相显微镜照片，晶界明显可见
多晶体内晶粒之间的接触区域称为晶界。粉粒（powder grain）与晶粒的意义不同，它可指由许多晶粒组成的多晶体粉末颗粒。
晶粒度是评价晶粒大小（crystallite size、grain size）的度量。在中文圈半导体业界所称晶粒（die）则是完全不同东西，是芯片封装内的加工完成的硅部分。
细节 编辑
晶体尺寸通常可以X光衍射图案衡量，而晶粒尺寸则须以其他实验方法，如穿透式电子显微镜等才能较精确量测。生活周遭可见的固体物件大多都不是纯粹的单晶，但也有一些例外，如部分宝石、电子业用的单晶硅、某些种类的纤维、镍基超合金制成的涡轮引擎、雪地中的冰晶(直径有时可超过半米长)。[1]多数材料都是由有许多单晶晶粒组成的多晶结构，晶粒与晶粒之间有数层极薄的非晶固体接合，晶粒尺寸视不同情况小可至数奈米，大可至数毫米皆有。
多晶结构中，倘若各晶粒的排列方向杂乱而随机，则此多晶材料大略具有等向性。等向性的特色可以用来简化一些连续介质力学中的假设，让力学理论的计算也能套用在实际的材料运用上。然而，许多多晶材料的晶粒排列方向会或多或少朝特定的方向分布，形成所谓的织构，当需要精准预测多晶材料的性质与行为时，则定要将织构纳入考量。而当一多晶材料的晶粒大致整齐排列但略有随机方向分布，则吾人可称此材料趋近镶嵌晶体。
材料破断时，可以依照裂缝通过晶粒的方式分为沿晶破坏与穿晶破坏，是材料破损分析中重要的判断指标。晶粒也会对粉末大小的量测产生影响，因为一颗粉末颗粒可能含有数个晶粒，所以，用激光粒径分析仪测得的粉末颗粒大小可能会异于用谢乐法X光衍射、极化光光学显微镜、扫描式电子显微镜背向散射等方法所测得的粉末颗粒大小。
地质学家也可以利用岩石中的晶粒大小判断岩石生成时的地质环境，粗大的晶粒代表岩石形成的过程相当缓慢，反之细小的晶粒代表岩石形成的过程相当快速。如果岩石形成的过程相当快速，通常是火山喷出的岩浆快速冷凝的结果，甚至可能产生非晶结构，例如黑曜岩的形成。
参见 编辑
注记 编辑
- ^ J. R. Petit, R. Souchez, N. I. Barkov, V. Ya. Lipenkov, D. Raynaud, M. Stievenard, N. I. Vassiliev, V. Verbeke, and F. Vimeux. More Than 200 Meters of Lake Ice Above Subglacial Lake Vostok, Antarctica. Science. 10 December 1999, 286 (5447): 2138–41. PMID 10591641. doi:10.1126/science.286.5447.2138.
参考文献 编辑
- Allen, Samuel and Thomas, Edwin. The Structure of Materials. New York: John Wiley & Sons, Inc. 1999.
- Jiles, David. Introduction to Magnetism and Magnetic Materials. London: Chapman & Hall/CRC, 1998.
延伸阅读 编辑
- Lau, J. Implementation of Two-Dimensional Polycrystalline Grains in Object Oriented Micromagnetic Framework (PDF). Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology (National Institute of Science and Technology). 2009, 114 (1): 57 [2017-11-27]. doi:10.6028/jres.114.005. （原始内容存档 (PDF)于2018-06-02）.