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)對稱性不同，或點陣常數(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，除非兩個相的點陣碰巧或設(shè)計成兩個點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配通過馳豫使錯配局限在錯配位錯處，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位于兩相晶格的結(jié)點上，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才可能存在。對相界而言，其兩側(cè)為兩個不同的相，即使兩個相的晶體結(jié)構(gòu)相同，其點陣常數(shù)也不可能相等，因此在形成共格界面時，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，較大者產(chǎn)生壓縮，以互相協(xié)調(diào)，使界面上原子達到匹配。顯然，這種共格相界的能量相對于完善共格關(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應(yīng)，于是在界面上將產(chǎn)生一些位錯，如下圖所示，以降低界面的彈性應(yīng)變能，這時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

半共格相界上位錯間距取決于相界處兩相匹配晶面的錯配度。錯配度δ定義為：

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

當(dāng)δ很小時，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，D很小，α和β相在相界面上完全失配，即成為非共格相界。

下圖給出了兩個簡單立方結(jié)構(gòu)相的簡單界面例子：

完全共格

半共格

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

當(dāng)錯配度比較低時（一般小于5%，當(dāng)然還取決于彈性模量的大小），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，為了降低相界面能量，會在界面上產(chǎn)生界面位錯（錯配位錯）來吸納相界面兩側(cè)的錯配，如圖b所示，這就是半共格相界面。對這樣的半共格相界面更合理的描述是，它是Σ等于1加上界面上錯配位錯的界面，相界面位錯的伯氏矢量b應(yīng)等于DSC（完整性位移）點陣的矢量。這里，位錯的伯氏矢量大小為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，即δ很大時，只能形成非共格界面，見圖。這種相界與大角度晶界相似，可看成是由原子不規(guī)則排列很薄的過渡層構(gòu)成的。

非共格相界

相界能也可采用類似于測晶界能的方法來測量。從理論上來講，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配度δ的大小；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；而對于非共格相界，由于界面上原子的化學(xué)鍵數(shù)目和強度與晶內(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。從相界能的角度來看，從共格至半共格到非共格相界依次遞增。

編輯：黃飛