一般是指在平衡狀態條件下,金屬合金中的某種組分在自由表面的富集。例如,金屬鎳中極微量的銅會分凝到表面上去。不銹鋼中的鉻,經過一定的熱處理後,也會分凝到表面上去。這種表面分凝現象,對於催化、腐蝕、微電子學以及和金屬強度有關的晶粒間界的分凝都有很大的影響。

  對表面分凝現象的解釋,要追溯到一百年前J.W.吉佈斯的固體和液體的表面勢力學理論。吉佈斯指出,金屬合金的表面組分不一定和體內組分一樣,某一種組分會分凝到表面上來,這種表面面分凝有助於降低表面自由能。現在,認為促使表面分凝的“驅動力”有兩個,即原子間的結合能和因原子大小不同而引起的點陣應變能。

  建立在“正則溶液”理論基礎上的鍵合模型,認為鍵合比較弱的元素,也就是升華熱較低的元素富集在表面時其表面自由能最低。另一方面,從點陣應變模型來看,如溶質(即數量較少的元素)原子的大小和基體原子的大小相比有較大的差別,那麼溶質原子分凝到表面上去,會減輕點陣的應變。在研究表面分凝問題時,通常要把兩者結合起來考慮。但也還有一些實驗結果不能簡單地用上述二種模型來解釋。當外界條件(如溫度、氣體吸附、離子轟擊、輻照等)改變時,合金的表面為瞭達到新的熱力學平衡,表面分凝的元素的種類和程度也會有相應的變化。

  用表面分析的方法來研究表面分凝是直接和可靠的方法。如用電子激發脫附(ESD)、俄歇電子譜(AES)、X射線電子譜(XPS或ESCA)、離子散射譜(ISS)、背散射譜(BS)、次級離子質譜(SIMS)和原子探測束場離子顯微鏡 (APFIM)等方法可以探測到最表層和表面數層內的元素組分的分佈狀況(見表面物理學)。

  

參考書目

 J.W.Gibbs,The Scientific papers of J. Willard Gibbs,Dover, New York, 1961.

 D.Mclean, Grain Boudaries in Metals, OxfordUniv. Press,London, 1957.

 P.Wynbtatt and R.C.Ku,Interfacial Segregαtion,American Society for Metals,Ohio,1979.