金属纳米晶相变特性和热稳定性的研究

《金属纳米晶相变特性和热稳定性的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要纳米材料由于其特殊的显微组织和电子结构等因素所引起的尺寸效应，使其具有传统材料不具备的特殊特性能，因此，纳米材料作为一种高性能的新型材料在各个领域展现出广阔的应用前景。首先，本文在“界面膨胀”模型的基础上，嵌入了晶界区域原子排列密度的假设，引用普适状态方程和德拜特征函数。推导出了表征纳米晶界性质的热力学状态函数和物理性能参数的表达式。’其次，利用热力学模型研究了纳米尺度下德拜特征温度和晶格畸变的尺寸效应，模拟预测了金属钴和金属钐纳米晶受温度和尺寸影响的热稳定性，及纳米晶的相转变温度随晶粒尺寸的变化。再次，对惰性气体保护下通

2、过放电等离子烧结(SPS)制备出的超细金属纳米晶进行了系列测试，并与模拟预测结果进行了比较分析。常温下的Ⅺ①测试验证了纳米晶的晶格畸变，双温XRD溺试验证了纳米晶的德拜特征温度大幅度降低；电阻测试验证了纳米晶的电阻率增大；DSC测试和相含量测定验证了纳米晶高温相在低温范围的稳定性。通过变温晶粒长大的实验研究，发现金属纳米晶在较低温区内晶粒长大非常缓慢、而在中温区内纳米晶突发快速晶粒长大，这一结果与理论预测符合良好。通过等温晶粒长大实验研究，得出纳米晶晶粒长大速率随时间逐渐减小，此规律不同于传统粗晶块体材料，由此分析了纳米晶粒长

3、大动力学特征的热力学因素。本文所建立的金属单相纳米晶热力学函数模型，可以定量预测单相纳米晶材料的基本热力学特性和物理性能，以及纳米晶的晶格畸变和德拜特征温度等参数的纳米尺寸效应。在此基础上可以预测纳米晶的相稳定性和热稳定性与晶粒尺寸之间的定量关系和纳米晶热稳定性。通过研究纳米晶材料的热力学特性。预测纳米材料的相变特性和热稳定性，对于改善纳米材料结构和性能、开发新型结构和功能纳米材料具有相当重要的意义。依据纳米晶材料的热力学分析和预测，可指导确定对纳米材料的热处理工艺，从而有效地控制纳米晶粒长大，这在纳米科学与技术上具有非常重要

4、的科学意义和应用价值。关键词金属纳米晶；热力学；过剩体积；相变；热稳定性ABSTRACTNa∞crystalIillematcriaIs，d∽幻n掉s醯e压bctca邺edb岁thei玛specialmicro蛐mctII佗孤delec枷cs协lctu陀，a佗bowntoh孙，eadvancedphysical锄dmcchanicalpropertiesmata∞diff咖t散吼conventionaIcoa培e-鳓edpolycrystals，Na∞crystalli∞ma姐ialsa托investig疵d诵tllincre

5、懿ing鲷斌e敛恤by托∞ar；che妫锄dpotenliaIIybroadfieldsllavck姐foundf

6、oftheapplicalio璐of∞nocfystalli鹏materialsu踺d鹪鹏w-typcnlaterials谢tllexcellentpropenies．Intllepre∞nttllesisworl【，firstly’ontlleb舔isofthe“dil舢edcrystalmodel”瓤d也epfoposed雒s哪ptiontllattlleatomkdenSityatnano—grainbol

7、mdad器decreas嚣勰a胁cIionoftllegrainsize，tlIetllennody彻micfIlnctio邶锄dphysicalpfopertyparamelersDfmetal呦ocrygtallinematerialswerededucedbyapplying11le嘶versaleq嗯tionofstateandtlleDebye丘mction．Then，b鹤edontllet11crmoclyl删【Ilicmodel，thesizee丘’ectsofDebyetemp盯atII陀锄dtlleIa砸ce

8、dis删ononthena∞·scale、v盯estlldied．ByusifIgcobaltand鞠mari啪雒ex锄1ples，tlle虹le加al鼬ability舷tedbytlle钯叫pe相tll雎柚dtllegrainsi箔，锄dmedependenceoftllepha∞t啪sitiontc：嘲pe豫tufeong隐insizcwere删ctedf．ofmetaln柚ocrystallinebu峪．Thef色atu佗softlleul仃a-finen锄ocrystalli∞metalmateriaIs，pr印arc

9、dino砒groupweren吼su代d，缸dtl他expedme11_tal嘟IIltswe∞c∞Ipa剃wi也simuI撕∞predictio璐．L枷cedistortion锄dDcbyetempe均tII他weremeagu舱dbyX啪ydiffhction，t量ler