[科普中國(guó)]-表面偏析

表面和界面的偏析是一種在合金或含雜質(zhì)的材料中常發(fā)生的物理現(xiàn)象。這一現(xiàn)象可以顯著地改變材料本身的特性，比如抗氧化、抗腐蝕性。

定義熔融金屬或合金凝固時(shí)，體積發(fā)生收縮，富集溶質(zhì)的剩余溶體沿枝晶通道向凝固較早的區(qū)域流動(dòng)，使該區(qū)域最終溶質(zhì)濃度增加，即偏析由中心向表面遷移，謂之表面偏析。表面和界面的偏析是一種在合金或含雜質(zhì)的材料中常發(fā)生的物理現(xiàn)象1。

偏析合金材料中，溶（雜）原子在界面（如表面晶界）和體內(nèi)之間重新分布從而導(dǎo)致溶質(zhì)（雜質(zhì)）在界面的濃度遠(yuǎn)大于體內(nèi)的濃度，這一現(xiàn)象稱之為偏析。偏析的驅(qū)動(dòng)力乃是降低體系的Gibbs自由能2。

生長(zhǎng)機(jī)理表面偏析多發(fā)生于合金鑄件或鑄錠(鋼錠)中，其生長(zhǎng)機(jī)理為:合金凝固區(qū)域較寬時(shí)，因冷卻緩慢形成粗枝晶，且合金中溶解較多氣體，凝固時(shí)氣體析出而導(dǎo)致偏析，鑄錠時(shí)，中心部分溶質(zhì)向表面偏析即為一例。采取相應(yīng)措施可防止表面偏析1。

研究證明研究與試驗(yàn)證明：表明偏析物的量與總?cè)苜|(zhì)含量成正比，盡管總?cè)苜|(zhì)量己減少;與此同時(shí)，溶質(zhì)表面富集又與正在變化的總?cè)苜|(zhì)呈線性關(guān)系上述兩種作用的結(jié)果，偏析物的表面濃度與蒸發(fā)時(shí)間呈漸近線關(guān)系3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)