界面與面缺陷

扭轉晶界

扭轉晶界是讓兩個晶粒錯向的第二種乾淨方式。拿傾斜晶界的圖像,只改一件事:現在讓一顆晶體繞著一根垂直於晶界面的軸旋轉,就像拿一根針筆直插進一疊紙裡,再把上半疊繞著這根針轉一下。兩顆晶體相接於同一個面上,但其中一顆在那個面內相對另一顆轉了一個角度,彷彿被你扭了一下。

扭轉晶界由一根垂直於(法向於)晶界面的旋轉軸來定義。對小的扭轉角來說,錯位不是靠刃差排、而是靠一張交錯的螺旋差排(screw dislocation)網格來承擔:兩組平行的螺旋差排以某個角度交叉,在晶界面內織成一張網。和傾斜一樣,扭得愈緊,網就愈細,螺旋差排的間距大約以 b/theta 縮小。遠離差排線的地方原子貼合得好;沿著差排線,扭轉就集中在那裡。

傾斜與扭轉是兩塊純粹的建構基石;要描述任何真實的小角度晶界,就是把它的錯向拆解成一個傾斜分量(刃差排)和一個扭轉分量(螺旋差排)。扭轉晶界很優美地直接示範了:住在晶界裡的不只有刃差排,也有螺旋差排。誠實提醒:因為一般的晶界,其旋轉軸指向某個任意方向,純扭轉晶界和純傾斜晶界一樣都是理想化;大多數真實晶界是混合的。

把兩疊撲克牌面對面、繞著垂直方向相互轉幾度:一個小角度扭轉晶界會用一張躺在晶界面內、互相交叉的螺旋差排網來容納這個旋轉。

扭轉晶界:旋轉軸垂直於晶界面,錯位由一張螺旋差排網格承擔。

別把軸的約定搞混:傾斜等於軸躺在晶界面內(刃差排);扭轉等於軸垂直於晶界面(螺旋差排)。真實晶界通常兩者兼有。

又稱
twist grain boundary扭晶界