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晶粒

由许多晶粒组成的多晶结构。由左上角顺时针依序为:
a) 展性铸铁(英语:malleable iron)(又称为可锻铸铁)
b) 已除去表面镀膜的电工钢
c) 多晶硅太阳能电池
d) 经过热浸镀锌处理的钢铁表面
e) VT22钛合金经酸性蚀刻液处理后的金相显微镜照片,晶界明显可见

晶粒(cystallite、crystal grain)是指微小的或微米尺度的晶体。多晶体由许多不同大小和取向的晶粒组成,视不同之成长与加工过程,多晶体中的晶粒取向可能都均匀地随机分布形成随机织构,也可能表现出多数晶粒都朝某一特定取向,而形成特定的择优取向。多晶体内晶粒之间的接触区域称为晶界。粉粒(powder grain)与晶粒的意义不同,它可指由许多晶粒组成的多晶体粉末颗粒。

晶粒度是评价晶粒大小(crystallite size、grain size)的度量。

细节
晶粒
材料结构不同程度的秩序,图示为单晶、多晶,以及无秩序之非晶。

晶体尺寸通常可以X光衍射图案衡量,而晶粒尺寸则须以其他实验方法,如穿透式电子显微镜等才能较精确量测。生活周遭可见的固体物件大多都不是纯粹的单晶,但也有一些例外,如部分宝石、电子业用的单晶硅(英语:Monocrystalline silicon)、某些种类的纤维、镍基超合金制成的涡轮引擎、雪地中的冰晶(直径有时可超过半米长)。[1]多数材料都是由有许多单晶晶粒组成的多晶结构,晶粒与晶粒之间有数层极薄的非晶固体接合,晶粒尺寸视不同情况小可至数奈米,大可至数毫米皆有。

晶粒
青铜钟的一部分,肉眼可见其硕大之晶粒。

多晶结构中,倘若各晶粒的排列方向杂乱而随机,则此多晶材料大略具有等向性。等向性的特色可以用来简化一些连续介质力学中的假设,让力学理论的计算也能套用在实际的材料运用上。然而,许多多晶材料的晶粒排列方向会或多或少朝特定的方向分布,形成所谓的织构,当需要精准预测多晶材料的性质与行为时,则定要将织构纳入考量。而当一多晶材料的晶粒大致整齐排列但略有随机方向分布,则吾人可称此材料趋近镶嵌晶体(英语:MOSaicity)。

材料破断时,可以依照裂缝通过晶粒的方式分为沿晶破坏(英语:intergranular fracture)与穿晶破坏(英语:transgranular fracture),是材料破损分析中重要的判断指标。晶粒也会对粉末大小的量测产生影响,因为一颗粉末颗粒可能含有数个晶粒,所以,用激光粒径分析仪测得的粉末颗粒大小可能会异于用谢乐法(英语:Scherrer equation)X光衍射、极化光光学显微镜、扫描式电子显微镜背向散射等方法所测得的粉末颗粒大小。

地质学家也可以利用岩石中的晶粒大小判断岩石生成时的地质环境,粗大的晶粒代表岩石形成的过程相当缓慢,反之细小的晶粒代表岩石形成的过程相当快速。如果岩石形成的过程相当快速,通常是火山喷出的岩浆快速冷凝的结果,甚至可能产生非晶结构,例如黑曜岩的形成。

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