晶界对性能的影响
晶界对性能的影响
晶界对合金性能的影响机理晶界是固体材料中的一种面缺陷，根据晶界角度的大小可以分为小角晶界（θ<10°）和大角晶界，亚晶界均属小角度晶界，一般小于2°，多晶体中90％以上的晶界属于大角度晶界。
根据晶界上原子匹配优劣程度可以分为重位晶界和混乱晶界。
在晶界处存在一些特殊的性质：（1）晶界处点阵畸变大，存在晶界能。
晶粒的长大和晶界的平直化都能减少晶界面积，从而降低晶界的总能量，这是一个自发过程。
晶粒的长大和晶界的平直化均需通过原子的扩散来实现，因此，温度升高和保温时间的增长，均有利于这两过程的进行；（2）晶界处原子排列不规则，在常温下晶界的存在会对位错的运动起阻碍作用，致使塑性变形抗力提高，宏观表现为晶界较晶内具有较高的强度和硬度。
晶粒越细，材料的强度越高，这就是细晶强化；高温下则由于晶界存在一定的粘滞性，易使相邻晶粒产生相对滑动；（3）晶界处原子偏离平衡位置，具有较高的动能，并且晶界处存在较多的缺陷如空穴、杂质原子和位错等，故晶界处原子的扩散速度比在晶内快得多；（4）在固态相变过程中，由于晶界能量较高且原子活动能力较大，所以新相易于在晶界处优先形核。
原始晶粒越细，晶界越多，则新相形核率也相应越高；（5）由于成分偏析和内吸附现象，特别是晶界富集杂质原子的情况下，往往晶界熔点较低，故在加热过程中，因温度过高将引起晶界熔化和氧化，导致“过热”现象产生；（6）由于晶界能量较高、原子处于不稳定状态，以及晶界富集杂质原子的缘故，与晶内相比晶界的腐蚀速度一般较快。
这就是用腐蚀剂显示金相样品组织的依据，也是某些金属材料在使用中发生晶间腐蚀破坏的原因；（7）低温下晶界强度比晶粒内高，高温下晶界强度比晶内低，表现为低温弱化。
基于上述几点晶界的特殊性质，使得多晶材料的塑性变形、强度、断裂、脆性、疲劳和蠕变等性能与单晶材料相比存在很大差异，即晶界不同的特殊性质具体体现在了合金的不同性能。
但合金性能与晶界特性间绝不是一一对应的关系，而是几种甚至是所有特性的共同作用而表现出来，不同成分的合金在性能上也表现出各异。
铝合金材料中的晶粒尺寸对性能的影响研究
铝合金材料中的晶粒尺寸对性能的影响研究铝合金是一种非常常见的金属材料，它广泛应用于各种领域，如航空、汽车、建筑和电子等。
铝合金具有良好的重量比、耐腐蚀性和导电性能等优点，因此在许多场合中代替传统的钢铁材料使用。
然而铝合金材料的性能问题也是困扰着制造业的一个难题。
其中一个非常重要的因素就是晶粒尺寸。
晶粒尺寸是指铝合金中晶界的大小，它的大小对材料的力学性能和腐蚀性能等方面有着非常直接和重要的影响。
本文将探讨铝合金材料中的晶粒尺寸对性能的影响研究。
晶粒尺寸对材料性能的影响在铝合金材料中，晶粒尺寸是决定材料性能的一个非常重要的因素。
根据晶粒尺寸的大小，铝合金材料的力学性能、热性能、腐蚀性能等各种性能都会有所不同。
通常情况下，晶粒尺寸越小，材料的性能越好。
首先，晶粒尺寸对铝合金材料的力学性能有着非常重要的影响。
由于存在晶界，晶粒尺寸越小，晶界的数量就会越多。
晶界是固体材料中的缺陷，会对材料的力学性能产生不利影响。
但是，由于晶界的存在可以提高材料的强度和韧性，因此适当增加晶界数量可以使铝合金材料的强度和韧性达到最优化的状态。
因此，晶粒尺寸越小，晶界数量越多，材料的强度和韧性也会越好。
其次，晶粒尺寸还会对铝合金材料的热性能产生影响。
对于金属材料来说，热稳定性是评价其综合性能的一个重要指标。
晶粒尺寸越小，由于晶界对材料的热稳定性有着一定的负面影响，因此材料的热稳定性也会降低。
但是，晶粒尺寸较小的材料其热稳定性可以通过定向凝固等工艺手段进行改善，因此并不是所有情况下晶粒尺寸越小，材料的热稳定性就会越差。
最后，晶粒尺寸还会对铝合金材料的腐蚀性能产生影响。
晶界是金属材料中的电化学反应活动中心，因此处于晶界的区域会更容易发生腐蚀。
晶粒尺寸越小，晶界面积就会增大，从而使得材料的腐蚀速率加快。
因此，如果铝合金材料需要具有较好的耐腐蚀性能，那么需要适当调整晶粒尺寸，以达到平衡解决材料强度和耐腐蚀性能之间的矛盾。
晶粒尺寸控制方法上面已经讨论了晶粒尺寸对铝合金材料性能的影响，接下来就是如何控制晶粒尺寸。
晶界对性能的影响
晶界对合金性能的影响机理晶界是固体材料中的一种面缺陷，根据晶界角度的大小可以分为小角晶界（θ<10°）和大角晶界，亚晶界均属小角度晶界，一般小于2°，多晶体中90％以上的晶界属于大角度晶界。
根据晶界上原子匹配优劣程度可以分为重位晶界和混乱晶界。
在晶界处存在一些特殊的性质：（1）晶界处点阵畸变大，存在晶界能。
晶粒的长大和晶界的平直化都能减少晶界面积，从而降低晶界的总能量，这是一个自发过程。
晶粒的长大和晶界的平直化均需通过原子的扩散来实现，因此，温度升高和保温时间的增长，均有利于这两过程的进行；（2）晶界处原子排列不规则，在常温下晶界的存在会对位错的运动起阻碍作用，致使塑性变形抗力提高，宏观表现为晶界较晶内具有较高的强度和硬度。
晶粒越细，材料的强度越高，这就是细晶强化；高温下则由于晶界存在一定的粘滞性，易使相邻晶粒产生相对滑动；（3）晶界处原子偏离平衡位置，具有较高的动能，并且晶界处存在较多的缺陷如空穴、杂质原子和位错等，故晶界处原子的扩散速度比在晶内快得多；（4）在固态相变过程中，由于晶界能量较高且原子活动能力较大，所以新相易于在晶界处优先形核。
原始晶粒越细，晶界越多，则新相形核率也相应越高；（5）由于成分偏析和内吸附现象，特别是晶界富集杂质原子的情况下，往往晶界熔点较低，故在加热过程中，因温度过高将引起晶界熔化和氧化，导致“过热”现象产生；（6）由于晶界能量较高、原子处于不稳定状态，以及晶界富集杂质原子的缘故，与晶内相比晶界的腐蚀速度一般较快。
这就是用腐蚀剂显示金相样品组织的依据，也是某些金属材料在使用中发生晶间腐蚀破坏的原因；（7）低温下晶界强度比晶粒内高，高温下晶界强度比晶内低，表现为低温弱化。
基于上述几点晶界的特殊性质，使得多晶材料的塑性变形、强度、断裂、脆性、疲劳和蠕变等性能与单晶材料相比存在很大差异，即晶界不同的特殊性质具体体现在了合金的不同性能。
但合金性能与晶界特性间绝不是一一对应的关系，而是几种甚至是所有特性的共同作用而表现出来，不同成分的合金在性能上也表现出各异。
多晶材料中晶界的结构与性质
多晶材料中晶界的结构与性质多晶材料是由许多晶粒组成的材料，其中晶界是晶粒之间的边界。
晶界在多晶材料中起着至关重要的作用，不仅影响着材料的力学性能、热学性能和电学性能，还决定了多晶材料的微观结构和宏观性质。
晶界的结构与性质受到多种因素的影响，包括材料成分、制备工艺以及外界条件等。
首先，晶界的结构与晶粒的晶体结构有密切的关系。
在多晶材料中，晶界的结构可以是固溶体、相变界面或错配界面。
其中，固溶体晶界是指两个相邻晶粒间存在有限的固溶体溶解，这种晶界具有连续性和均匀性。
相变界面晶界是指两个相邻晶粒间存在明显的相变，这种晶界常表现出不同的晶体结构和晶体取向。
错配界面晶界则是指两个相邻晶粒间存在着晶格失配，这种晶界一般具有高度的应变和位错密集度。
其次，晶界的性质与晶界的几何形态和分布有关。
晶界的几何形态主要包括直线型、点型、面型和界面型。
直线型晶界是指晶粒之间的一维接触，常见于纤维材料。
点型晶界是指晶粒之间的点状接触，常见于球状晶粒的材料。
面型晶界是指晶粒之间的平面接触，是多晶材料中最常见的晶界类型。
界面型晶界是指晶粒之间不易定义的曲面接触，常见于复合材料和液固界面。
此外，晶界的性质还与晶界的宽度和分布密度有关。
晶界的宽度通常由晶粒尺寸和晶界界面的结构决定。
晶界宽度较大的材料通常具有较高的界面能和界面扩散速率。
晶界的分布密度是指单位体积内晶界的数量，分布密度较高的材料往往具有较高的强度和韧性。
晶界的结构和性质对多晶材料的性能有重要影响。
首先，晶界可以阻碍位错的运动和滑移，从而提高多晶材料的强度。
晶界还可以限制晶粒的生长和晶格缺陷的扩散，增强材料的稳定性和耐腐蚀性能。
其次，晶界对多晶材料的导电性、导热性和光学性能也有重要影响。
晶界的存在会增加电导率和热导率，降低光学透明度。
因此，在一些应用领域，如导体材料、热障涂层和太阳能电池等，晶界的结构和性质的控制变得尤为重要。
然而，要准确描述晶界的结构与性质仍然是一个挑战。
晶粒和晶界的关系-概述说明以及解释
晶粒和晶界的关系-概述说明以及解释1. 引言1.1 概述概述晶粒和晶界是固体材料中的两个重要组成部分，它们之间密切相关并相互作用。
在材料科学领域，研究晶粒和晶界的关系对于理解材料性质和开发新材料具有重要的意义。
晶粒是由具有相同晶体结构的原子或分子组成的，而晶界则是相邻晶粒之间的界面。
晶粒可以理解为材料的一些微小的晶体，它们具有相同的晶体结构，即具有同一种晶格。
晶粒的大小和形状可以受到多种因素的影响，如材料的化学成分、晶体生长过程中的温度和压力等。
晶粒的不同特征可以直接影响材料的力学性能、热传导性能和电导性能等。
而晶界则是相邻晶粒之间的分界面，它起着连接晶粒的作用。
晶界不仅具有不同的化学成分，还可能存在结构缺陷和位错等。
晶界对材料的性能和行为具有重要影响，它可以影响晶粒的各种行为，如晶粒的生长、变形和退化等。
晶界的性质会影响材料的强度、韧性、导电性和热稳定性等。
晶粒和晶界之间的相互作用也是研究的重点之一。
晶界能够对晶粒的生长和晶界迁移产生影响，并且可以通过晶界扩散来促进材料中的相变。
此外，晶界还可以作为晶粒内部的阻碍因素，阻碍晶粒的滑移和剧烈变形。
因此，深入理解晶粒和晶界之间的关系对于优化材料组织和改善材料性能具有重要意义。
本文将重点介绍晶粒和晶界的定义和特征，并探讨晶粒和晶界之间的相互作用。
在结论部分，我们将总结晶粒和晶界的关系，并讨论影响晶粒和晶界特性的因素。
最后，我们还将提出进一步研究的方向，以期能够更深入地理解和应用晶粒和晶界相关知识。
1.2 文章结构文章结构部分内容可以包括以下内容：文章结构部分的目的是介绍整篇文章的组织结构和各个部分的内容。
通过明确文章的结构，读者可以更好地理解文章的内容和逻辑关系。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述中，介绍了晶粒和晶界的概念及其在材料学中的重要性。
在文章结构中，展示了本文的整体组织结构和各个部分的主题。
在目的中，解释了本文的写作目的和意义。
材料组织结构对其性能的影响
材料组织结构对其性能的影响材料是指可以制成各种器件或构件的原材料，如金属、陶瓷、塑料等。
而材料性能则是指材料在各种条件下表现出来的物理、化学特性。
而材料组织结构是指材料微观和宏观结构的形态、大小和排列等。
这种材料组织结构对材料性能的影响是不容忽视的。
材料组织结构对其力学性能的影响一种材料的组织结构是由其晶体结构和微观组织构成的。
材料的晶体结构决定了其原子排列方式，而微观组织则是由晶粒、晶界、位错等组成的。
这些因素对材料的力学性能有着直接的影响。
首先，材料的晶体结构会影响其强度和塑性。
晶粒的尺寸和排列方式会直接影响材料的强度和韧性。
当晶粒尺寸减小时，晶粒边界的数目也会增加，使得材料的断裂韧性变得更高。
而当晶粒尺寸变大时，晶粒间的结合力也会增强，提高了材料的强度。
此外，晶界也是影响材料强度和韧性的关键因素，晶界能使晶体之间的位移发生，从而对其应变和变形起到调节作用。
而位错是晶体中产生塑性变形的主要途径之一，位错的数量和类型也会直接影响材料的变形能力。
其次，材料的组织结构对材料蠕变和疲劳寿命也有重要影响。
当材料长时间处于高温或高应力状态下时，就会发生蠕变现象。
晶粒的尺寸和晶粒间的结构会直接影响材料的蠕变行为。
若晶粒尺寸较大，晶界面积较小，则蠕变速率较慢；而若晶粒尺寸较小，晶界面积较大，则蠕变速率较快。
疲劳寿命是指材料在重复应力循环下失效的时间。
材料组织结构对疲劳寿命也有显著影响。
当材料的微观组织中存在缺陷时，这些缺陷在重复应力循环下会逐渐扩展，导致材料的裂纹和疲劳断裂。
因此，若想提高材料的疲劳寿命，就必须充分控制材料组织结构中存在的缺陷。
材料组织结构对其物理性能的影响材料的组织结构对其物理性能也有着重要影响。
例如，导电性、热导率、磁性和光学性质等。
首先，材料的微观组织对其导电性能有着重要的影响。
当电流通过材料时，电子会与材料中的原子和分子相互作用。
这些作用使得电子在材料中发生散射，并影响电子的运动。
因此，材料组织结构对电子的散射和传输会影响材料的导电性能。
材料结构与性能之间的关联对材料设计具有重要指导意义
材料结构与性能之间的关联对材料设计具有重要指导意义在材料科学和工程领域，材料的结构与性能之间的关联是一个重要的研究方向。
了解和掌握材料结构与性能之间的关系，对于材料设计和性能优化至关重要。
本文将探讨材料结构与性能之间的关联，并分析其在材料设计中的指导意义。
材料结构与性能之间的关联主要体现在以下几个方面：1. 结晶结构与力学性能：材料的结晶结构对其力学性能有着重要的影响。
晶体的晶格结构和晶体缺陷（如晶界、位错等）对材料的强度、硬度和塑性等力学性能具有显著的影响。
通过控制材料的晶粒尺寸、晶界的类型和密度，可以调节材料的力学性能，实现材料的强度和韧性的平衡。
2. 化学成分与化学性能：材料的化学成分对其化学性能有着关键的影响。
不同元素的添加或取代可以改变材料的化学性质，如反应活性、耐腐蚀性等。
例如，合金中不同金属元素的配比和含量可以改变材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能，从而适应不同的工程应用需求。
3. 显微结构与导电性能：材料的显微结构对其导电性能有着重要的影响。
在金属和半导体材料中，晶界和晶粒尺寸对材料的电子迁移率和电阻率具有显著影响。
通过优化材料的显微结构和粒界工程，可以提高材料的导电性能，满足电子器件对高性能材料的需求。
以上这些关联关系为材料设计提供了重要的指导意义。
在材料设计过程中，我们可以从以下几个方面出发，利用这些关联关系来实现材料性能的优化和控制：1. 结构优化：通过调控材料的结构，包括晶体结构、晶体缺陷和显微结构等，可以改善材料的力学性能、导电性能和光学性能等。
例如，利用晶粒细化和晶界工程来提高材料的强度和塑性，通过控制材料的晶粒尺寸和晶界密度来提高材料的导电性能。
2. 成分调控：通过调整材料的化学成分和配比，可以改变材料的化学性质和功能。
在合金材料中，可以通过合理的元素选择和含量控制，来改善材料的耐磨性、耐腐蚀性和高温性能等。
同时，可以利用化学成分的调控来实现材料的多功能性，满足不同领域的应用需求。
晶界处的主要特征
晶界处的主要特征晶界是固体材料中相互结合的晶体之间的界面或界面区域。
它是固体材料中晶体相互连接的重要部分，对材料的性能和性质起着重要作用。
晶界具有以下主要特征。
1. 结构不规则晶界处的晶体结构与晶体内部的结构不同。
由于晶界是不同晶体之间的结合区域，晶格常常会发生错位，导致晶界处的结构不规则。
这种不规则的结构会影响晶界的力学性能和电子结构等特性。
2. 界面能晶界具有一定的界面能，即在晶体界面上形成的能量差。
界面能是晶体内部能量和晶体表面能量之间的差异，它决定了晶界的稳定性和结合强度。
晶界的界面能越低，晶体结合越牢固。
3. 形貌多样晶界的形貌非常多样，可以是平整的、弯曲的、粗糙的等。
形貌的差异主要取决于晶体的生长方式和晶体之间的相互作用。
不同形貌的晶界对材料的性能和性质有着不同的影响。
4. 原子结构错位晶界处的晶体结构通常存在错位，即晶格中的原子位置不完全匹配。
这种错位会导致晶界处的原子排列不规则，进而影响材料的力学性能和电子结构等特性。
晶界错位的类型和数量会对材料的性能产生显著影响。
5. 导电性差异晶界是晶体中导电性差异最明显的区域之一。
由于晶界的结构不规则和原子排列错位，导致晶界处的电子结构与晶体内部有所不同，因此晶界通常具有较高的电阻率和较低的电导率。
这种导电性差异对于一些电子器件的性能有着重要的影响。
6. 力学性能变化晶界的存在会对材料的力学性能产生显著影响。
晶界的存在可以增加材料的硬度和强度，提高材料的韧性和抗拉强度。
然而，过多或过大的晶界会导致材料的脆性增加，降低材料的力学性能。
7. 化学反应晶界是材料中化学反应的重要场所之一。
由于晶界的结构不规则和原子排列错位，使得晶界处的化学活性较高，易于发生化学反应。
晶界上的化学反应对材料的性能和性质有着重要的影响，例如晶界腐蚀、晶界扩散等现象。
晶界作为固体材料中晶体之间的连接区域，具有结构不规则、界面能、形貌多样、原子结构错位、导电性差异、力学性能变化和化学反应等主要特征。
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晶界对合金性能的影响机理晶界是固体材料中的一种面缺陷，根据晶界角度的大小可以分为小角晶界（θ<10°）和大角晶界，亚晶界均属小角度晶界，一般小于2°，多晶体中90％以上的晶界属于大角度晶界。
根据晶界上原子匹配优劣程度可以分为重位晶界和混乱晶界。
在晶界处存在一些特殊的性质：（1）晶界处点阵畸变大，存在晶界能。
晶粒的长大和晶界的平直化都能减少晶界面积，从而降低晶界的总能量，这是一个自发过程。
晶粒的长大和晶界的平直化均需通过原子的扩散来实现，因此，温度升高和保温时间的增长，均有利于这两过程的进行；（2）晶界处原子排列不规则，在常温下晶界的存在会对位错的运动起阻碍作用，致使塑性变形抗力提高，宏观表现为晶界较晶内具有较高的强度和硬度。
晶粒越细，材料的强度越高，这就是细晶强化；高温下则由于晶界存在一定的粘滞性，易使相邻晶粒产生相对滑动；（3）晶界处原子偏离平衡位置，具有较高的动能，并且晶界处存在较多的缺陷如空穴、杂质原子和位错等，故晶界处原子的扩散速度比在晶内快得多；（4）在固态相变过程中，由于晶界能量较高且原子活动能力较大，所以新相易于在晶界处优先形核。
原始晶粒越细，晶界越多，则新相形核率也相应越高；（5）由于成分偏析和内吸附现象，特别是晶界富集杂质原子的情况下，往往晶界熔点较低，故在加热过程中，因温度过高将引起晶界熔化和氧化，导致“过热”现象产生；（6）由于晶界能量较高、原子处于不稳定状态，以及晶界富集杂质原子的缘故，与晶内相比晶界的腐蚀速度一般较快。
这就是用腐蚀剂显示金相样品组织的依据，也是某些金属材料在使用中发生晶间腐蚀破坏的原因；（7）低温下晶界强度比晶粒内高，高温下晶界强度比晶内低，表现为低温弱化。
基于上述几点晶界的特殊性质，使得多晶材料的塑性变形、强度、断裂、脆性、疲劳和蠕变等性能与单晶材料相比存在很大差异，即晶界不同的特殊性质具体体现在了合金的不同性能。
但合金性能与晶界特性间绝不是一一对应的关系，而是几种甚至是所有特性的共同作用而表现出来，不同成分的合金在性能上也表现出各异。
1 晶界与塑性变形晶界对多晶体的塑性变形的影响起因于下述原因:①晶界对滑移的阻碍作用；②晶界引起多滑移；③晶界滑动；④晶界迁移；⑤晶界偏聚。
塑性变形主要有滑移和孪生两种方式，而滑移和孪生进行均需要借助位错的运动，因为90%以上的晶界是大角度晶界，结构复杂由约几个纳米厚的原子排列紊乱的区域与原子排列较整齐的区域交替相间而成，这种晶界本身使滑移受阻而不易直接传到相邻晶界，实验上很早就观察到在变形过程中，位错运动在晶界受阻，滑移线停止在晶界处，表现为晶界对滑移起阻碍作用，这个现象称为位错在晶界塞积，图1为钛合金中位错在晶界塞积的电子显微图。
晶界对滑移的阻碍作用与晶体结构有关，对于滑移系统少的晶体，例如六方结构晶体（如Mg，只有6个滑移系），晶界的影响很明显，对于滑移系统较多的晶体(例如面心和体心立方晶体，面心立方有12个滑移系，体心立方有48个滑移系)，晶界对滑图1 钛合金中位错在晶界塞积的电子显微图移的影响要小些。
在低温和室温下变形时，由于晶界强度比晶粒强，并且晶粒间具有不同的取向，这使得滑移的传递需要激发相邻晶粒的位错源，表现为晶粒间的取向差效应，表现出塑性变形的阻碍。
多晶体的塑性变形虽然力求均匀，但是由于各晶粒的取向不同，各晶粒之间的取向差以及晶界结构的差异，因而使得各晶粒内部以及各晶界处的变形呈现微观差异，Ashby研究发现，因为位错导致的的应力集中，使得晶粒内表现为均匀变形，而晶界处为非均匀变形。
由于晶界对多晶体变形的阻碍作用，因此当晶粒越细，晶界所占的面积越大，对滑移的阻碍作用就越大，然而这只是从晶界的角度出发，从实际情况来说，晶粒细化会提高合金的塑性，有文献[1]报道锻造的Mg合金通过晶粒细化后其塑性会变好，这可能和晶界增加，晶界协调性增加有关，这也可以从蒋婷慧[2]的研究中得到证实，该研究发现Al-Mg合金中不同尺寸晶粒中的位错密度不同, 对尺寸小于100nm的晶粒，晶内晶界无位错，其晶界清晰平直，而尺寸大于200nm的大晶粒，晶内晶界存在很高密度的位错。
晶界使多晶的变形变得不均匀，为了保持相邻晶粒之间变形的连续性，而不在晶界上产生裂纹，变形导致晶界附近产生多滑移（Hauser等研究晶界处的应力集中发现滑移带空间间距在几个微米时，在邻近晶界会产生多系滑移），为了使每一晶粒与邻近晶粒产生协调变形，理论分析表明：每一个晶粒至少需要5个滑移系同时开动。
FCC和BCC金属能满足5个以上独立的滑移系的条件，塑性通常较好。
多系滑移的存在促进了塑性变形的健康进行，Masataka T okuda等[3]研究了多滑移在多晶金属中的影响，研究发现多滑移的存在阻止了晶粒内部应力的增加及塑性变形早期的裂纹，并且多滑移在随着变形的进行中应力矢量与塑性应变增加矢量之间的差异的现象消失中起着重要的作用。
1.3晶界的滑动、迁移合金在高温变形时，除了基本的变形方式外，相邻晶粒还会发生相对滑动及迁移，此时晶界在高温状态下会呈现软化状态，相邻两晶粒在剪应力作用下沿晶界产生的滑动称为晶界滑动。
余琨等[4]研究了镁合金塑性变形机制，研究发现大尺寸晶粒塑性变形机制是镁合金中典型的滑移和孪生机制，而在含有小尺寸晶粒镁合金中，小晶粒通过晶粒间晶界的滑动协助大晶粒变形，两种机制共同作用提高了合金的变形能力。
晶界滑动常常伴随着晶界迁移，晶界迁移是由于外应力或热运动驱动力作用，晶界向界面垂直方向的运动，晶界迁移也是塑性的一种影响因数，M.Yu.Gutkin等[5]研究了转动塑性变形下纳米晶材料的晶界迁移，研究发现应力诱导下的晶界迁移是塑性变形进行的运动方式，晶界迁移引起晶界应变能的变化，而后又影响晶界的移动有否。
实验证明，晶界迁移与晶界结构有关，周自强等[6]采用Bridgeman-Stockbarger法制取了一系列具有不同晶界结构参数的纯Al双晶试样，分别测定它们在不同加热温度和保温条件下的晶界迁移距离和晶界迁移速率。
实验发现，晶界迁移发生于较高的加热温度，晶界迁移对晶界结构很敏感，随着晶界取向差的增大，晶界迁移距离和迁移速率增加。
但是在小角度晶界和某些特殊角度晶界，其晶界迁移距离和晶界迁移速率很低，甚至为零。
1.4晶界偏聚由于晶界区中的原子排列畸变较大，相应的自由能比较高，杂质原子或合金中的溶质原子容易从基体扩散到晶界导致晶界能降低，由于杂质容易在晶界偏聚，一般说来晶界上杂质的浓度要比体浓度高，但又与金属和杂质的种类有关，由于杂质原子或合金元素在晶界处的偏聚使得位错运动的阻碍增加，位错运动就越困难，从而使得塑性变形就变得更加困难。
平衡偏聚浓度可用下式表示：陈贤淼等[7]研究P的晶界偏聚浓度对塑性的影响发现P的晶界偏聚浓度越高，其塑性就越差，因此P的晶界偏聚是造成低合金钢在高温塑性变形过程中发生塑性降低的重要原因之一。
Hideki Matsuoka等[8]研究了Cu，Sn对含不同C含量的热塑性的影响，研究发现在800℃和900℃之间Cu、Sn会往晶界处偏聚，随着Cu或Sn的加入，热塑性不断减少，当同时加入Cu和Sn时热塑性达到最低。
2 晶界与合金强度从理论上讲，提高合金强度有两种方式，一种是完全消除内部的位错和其他缺陷，但在当前的工业水平来说是不现实的，所以主要采用另一种途径即在合金中引入大量缺陷，以阻碍位错的运动来达到强化效果。
从而从晶界对位错的阻碍作用体现了晶界对强度改性的重要性，晶界强化作用主要考虑直接和间接两种方式。
2.1 直接强化机理直接强化作用是着眼于晶界本身对晶内位错滑移所起的阻碍作用。
无论是小角度晶界还是大角晶界都可以看成是位错的集合体，从而成为直接阻碍晶内位错运动的障碍。
这种直接强化作用涉及到晶界与晶格滑移位错的交互作用，包括以下几个方面：（1）晶界具有短程应力场，可阻碍晶格滑移位错进入或通过晶界，这是一种由位错与晶界的应力场的交互作用所引起的一种局部强化作用。
对于一个无限长的小角度晶界，由于各位错的应力场彼此抵消的结果，将会表现出具有短程应力场的特点，故当晶格位错进入晶界的短程应力场时，便会受到一定的阻碍作用。
（2）若晶格滑移位错穿过晶界时，其柏氏矢量发生变化，并形成晶界位错（如果在第一种情况下若应力较大时，晶格位错可切过位错墙，而在晶界上形成台阶或晶界位错。
在切过后晶格位错的相氏矢量要有所改变，其变化量称为晶界位错的柏氏矢量）。
晶界位错当其具有位于晶界面的柏氏矢量时，可沿晶界滑移；而当其柏氏矢量具有垂直于晶界面的分量时，可沿晶界攀移，在晶界位错攀移时，要产生或吸收晶格空位，当晶界位错与晶界中的“坎”相遇时，除非所形成的晶界位错从滑移带与晶界相交处移开，否则会引起反向应力阻碍进一步滑移。
很可能，在部分滑移传递时，会形成沿晶界位错塞积组态。
这时晶界是否流变便成为决定强化程度的重要因素。
（3）晶格位错也可与晶界位错相交发生位错反应。
其结果也使位错运动受阻。
此外，当晶格位错切过晶界位错时也可与晶界位错相交截而形成割阶或弯折。
所需附加的能量也会引起硬化效应。
若将此效应扩展到大角晶界时，可使晶界形成台阶而使晶界面积增加。
滑移位错与大角晶界也会发生交互作用。
除了晶界本身对晶内位错滑移所起的阻碍作用，还有晶界发射位错机制。
晶界可以作为位错源向晶内发射位错。
若晶界中的“坎”或台阶本身是晶界位错的话，在外力的作用下可发生分解反应而生成晶格位错。
由于每个晶界位错只能产生一个晶格位错，这种晶界位错源最终会衰竭。
若晶界中的“坎”或台阶本身不是晶界位错，当沿晶界滑动的晶界位错，遇到晶界上的“坎”或台阶时，可通过位错反应分解成两个位错。
所生成的晶界位错应为螺形位错，以使之交滑移而沿晶界继续前进，否则会引起位错塞积，而阻碍位错反应及向晶内发射位错过程的继续进行。
位错塞积群的领先位错可能进入晶界，因晶界位错塞积引起长程应力场，需通过攀移而使晶界位错获得无应力状态的晶界。
作为强化方式之一的细晶强化应属于直接强化方式，Hall-Petch关系就是在位错塞积模型基础上导出的，根据Hall-Petch公式σs=σo+kd-1/2可知，随着晶粒半径的减小，σs增大，而从晶界的影响考虑，随着晶粒的减小，相对晶界所占有的空间增大，从而使得位错运动所受的阻力增大。
张明等[9]研究了高锰不锈钢的晶界强化，研究发现在固溶处理及热轧后完全再结晶的条件下，钢的硬度仅取决于奥氏体晶粒尺寸，硬度与奥氏体晶粒尺寸的关系为:HV=157+7.128d-1/2。
2.2 间接强化机理间接强化作用是着眼于晶界的存在所引起的潜在强化效应，主要有以下两种：（1）次滑移引起强化：由双晶体模型可见，晶界的存在可引起弹性应变不匹配和塑性应变不匹配两种效应，在晶界附近引起多滑移。