晶体材料晶粒生长near自由表面固有的晶粒尺寸梯度
材料科学
2026-04-21 v1
摘要
晶粒生长从根本上塑造了结晶材料退火后显微结构，影响其整体的力学和功能性能。最近的研究表明，晶粒生长不仅源于加权曲率流动，弹性效应（由剪切耦合引起的固有应力）也必须被考虑。我们对高纯度、 Bulk 多晶镍的晶粒生长动力学进行表征和分析。通过考察厚度为 1 毫米样品从表面到内部的微观结构演化，以及厚度分别为 1 毫米、40 m 和 10 m 的样品的横向研究，识别出一种固有晶粒尺寸梯度，其特征为晶粒尺寸沿内侧逐渐增大。有趣的是，这一梯度不仅限于表面，而是延续到 5-10 层晶粒的深度，其中认为热槽效应可以忽略不计。我们表明，这一行为显著受到自由表面的弹性松弛的影响，这种松弛改变了由剪切耦合晶界迁移产生的内部应力场。这些发现强调了自由表面对多晶体显微结构演化的重要性。
引用
@article{arxiv.2604.16740,
title = {Intrinsic grain-size gradients upon grain growth near a free surface},
author = {Jing Tang and Runlu Yan and Donglan Zhang and Ronald Schnitzer and Lorenz Romaner and Marlene Kapp and Marco Salvalaglio and Oliver Renk},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.16740},
year = {2026}
}
备注
8 figures in the main text; 3 figues in the supplementary information