晶须

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1952年,C.赫林和J.K.高尔特发现,直径约2微米的锡晶体细丝具有理论所预测的强度。许多材料(如Zn、Cd、Mg、Hg、K、Fe、Co、Ni、Cu、Au、Ag、Pt、 Si、Ge以及某些氧化物、碳化物、金属卤化物、石墨、聚合物等)的晶体细丝也具有这一特性,其强度比相应的大块晶体大100~1000倍,但当直径增加到10~20微米以上时,其强度又降低到和大块材料的强度相近,这种直径为微米数量级的晶体细丝叫做“晶须”。许多金属晶须的拉伸曲线具有十分明显的屈服点,如铜晶须,其屈服应力与流变应力之比高达80:1。因其高强度是不稳定的,给实际应用造成了困难。表列举了铁、铜、银晶须和大块晶体强度的比较情况。

图

用金属卤化物氢气还原法可以生出金属晶须。将盛有金属卤化物的小槽,放入通着氢气的加热电炉内,约1小时便可以生出长几厘米、 直径几微米到几十微米的晶须。晶须还具有优异的高温强度和抗腐蚀性能。铁、钴晶须的矫顽力接近完整晶体的理论值。

一般认为,晶须结构是完整或近乎完整的,它不含位错或只含一个沿轴向的螺型位错,这是晶须具有各种优异性能的原因。晶须具有高强度证实了位错理论的预言,对于探索新的提高实际材料强度的途径颇有启发。

参考书目
  1. C.C.Evans,Whiskers,Mills and Boon,London,1972.

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