具有不同結(jié)構(gòu)的兩相之間的分界面稱為“相界”。

在固態(tài)相變的形核階段，因阻力項(xiàng)界面能及應(yīng)變能的作用，新相常沿母相特定的晶面及晶向析出及長(zhǎng)大從而使兩相有特定的取向關(guān)系。通常，規(guī)則形狀的第二相常與母相有特定的取向關(guān)系。

由于相界面兩側(cè)是不同的相，一般它們的結(jié)構(gòu)對(duì)稱性不同，或點(diǎn)陣常數(shù)不同，或鍵合類型不同，這都使相界面具有較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。所以，除非兩個(gè)相的點(diǎn)陣碰巧或設(shè)計(jì)成兩個(gè)點(diǎn)陣矢量的比值為有理數(shù)，否則不可能存在精確的CSL（重合位置點(diǎn)陣）。

若相界面中完全有序，兩相完全匹配，稱為共格相界；如果界面中的原子錯(cuò)配通過(guò)馳豫使錯(cuò)配局限在錯(cuò)配位錯(cuò)處，其余大部分區(qū)域僅有很小彈性畸變，稱為半共格相界；完全無(wú)序的界面則是非共格相界。

共格相界

所謂“共格”是指界面上的原子同時(shí)位于兩相晶格的結(jié)點(diǎn)上，即兩相的晶格是彼此銜接的，界面上的原子為兩種共有。

下圖a是一種無(wú)畸變的具有完全共格的相界，其界面能很低。

具有完善的共格關(guān)系的相界

但是理想的完全共格界面，只有在孿晶界且孿晶界即為孿晶面時(shí)才可能存在。對(duì)相界而言，其兩側(cè)為兩個(gè)不同的相，即使兩個(gè)相的晶體結(jié)構(gòu)相同，其點(diǎn)陣常數(shù)也不可能相等，因此在形成共格界面時(shí)，必然在相界附近產(chǎn)生一定的彈性畸變，晶面間距較小者發(fā)生伸長(zhǎng)，較大者產(chǎn)生壓縮，以互相協(xié)調(diào)，使界面上原子達(dá)到匹配。顯然，這種共格相界的能量相對(duì)于完善共格關(guān)系的界面（如孿晶界）的能量要高。

具有彈性畸變的共格相界

孿晶界

半共格相界

半共格相界是極為常見(jiàn)的。

若兩相鄰晶體在相界面處的晶面間距相差大，則在相界面上不可能做到完全的一一對(duì)應(yīng)，于是在界面上將產(chǎn)生一些位錯(cuò)，如下圖所示，以降低界面的彈性應(yīng)變能，這時(shí)界面上兩相原子部分地保持匹配，這樣的界面稱為半共格界面或者部分共格界面。

半共格相界

半共格相界上位錯(cuò)間距取決于相界處兩相匹配晶面的錯(cuò)配度。錯(cuò)配度δ定義為：

式中，aα和aβ分別表示相界面兩側(cè)的α相和β相的點(diǎn)陣常數(shù)，且aα>aβ.由此可求得位錯(cuò)間距：

當(dāng)δ很小時(shí)，D很大，α和β相在相界面上趨于共格，即成為共格相界；當(dāng)δ很大時(shí)，D很小，α和β相在相界面上完全失配，即成為非共格相界。

下圖給出了兩個(gè)簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)相的簡(jiǎn)單界面例子：

完全共格

半共格

它們的點(diǎn)陣常數(shù)不同（相界面上側(cè)的點(diǎn)陣常數(shù)a1等于1，相界面下側(cè)的點(diǎn)陣常數(shù)等于1.05），以{100}面為界面。相界面兩側(cè)的原子不能對(duì)齊，它們之間的錯(cuò)配度δ≈（1.05-1）/1=0.05%。

當(dāng)錯(cuò)配度比較低時(shí)（一般小于5%，當(dāng)然還取決于彈性模量的大?。?，相界面兩側(cè)原子直接連接引起的彈性能不是很大，界面可以完全共格，如圖a所示，如果完全共格，則存在一個(gè)二維的CSL，其Σ等于20。

如果形成相界面引起的彈性能太大，相界面不能承受時(shí)，為了降低相界面能量，會(huì)在界面上產(chǎn)生界面位錯(cuò)（錯(cuò)配位錯(cuò)）來(lái)吸納相界面兩側(cè)的錯(cuò)配，如圖b所示，這就是半共格相界面。對(duì)這樣的半共格相界面更合理的描述是，它是Σ等于1加上界面上錯(cuò)配位錯(cuò)的界面，相界面位錯(cuò)的伯氏矢量b應(yīng)等于DSC（完整性位移）點(diǎn)陣的矢量。這里，位錯(cuò)的伯氏矢量大小為b=（a1+a2)/2。

非共格相界

當(dāng)兩相在相界面處的原子排列相差很大時(shí)，即δ很大時(shí)，只能形成非共格界面，見(jiàn)圖。這種相界與大角度晶界相似，可看成是由原子不規(guī)則排列很薄的過(guò)渡層構(gòu)成的。

非共格相界

相界能也可采用類似于測(cè)晶界能的方法來(lái)測(cè)量。從理論上來(lái)講，相界能包括兩部分，即彈性畸變能和化學(xué)交互作用能。彈性畸變能的大小取決于錯(cuò)配度δ的大??；而化學(xué)交互作用則能取決于界面上原子與周圍原子的化學(xué)鍵結(jié)合狀況。相界面結(jié)構(gòu)不同，這兩部分能量所占的比例也不同。如對(duì)共格相界，由于界面上原子保持著匹配關(guān)系，故界面上原子結(jié)合鍵數(shù)目不變，因此這里應(yīng)變能是主要的；而對(duì)于非共格相界，由于界面上原子的化學(xué)鍵數(shù)目和強(qiáng)度與晶內(nèi)相比發(fā)生了很大變化，故其界面能以化學(xué)能為主，而且總的界面能較高。從相界能的角度來(lái)看，從共格至半共格到非共格相界依次遞增。

編輯：黃飛