金屬納米晶相變特性和熱穩(wěn)定性的研究.pdf

1、納米材料由于其特殊的顯微組織和電子結(jié)構(gòu)等因素所引起的尺寸效應(yīng)，使其具有傳統(tǒng)材料不具備的特殊特殊特性能,因此，納米材料作為一種高性能的新型材料在各個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。 首先，本文在“界面膨脹”模型的基礎(chǔ)上，嵌入了晶界區(qū)域原子排列密度的假設(shè)，引用普適狀念方程和德拜特征函數(shù)，推導(dǎo)出了表征納米晶界性質(zhì)的熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)和物理性能參數(shù)的表達(dá)式。 其次，利用熱力學(xué)模型研究了納米尺度下德拜特征溫度和晶格畸變的尺寸效應(yīng)，模擬預(yù)測(cè)了

2、金屬鈷和金屬釤納米晶受溫度和尺寸影響的熱穩(wěn)定性，及納米晶的相轉(zhuǎn)變溫度隨晶粒尺寸的變化。 再次，對(duì)惰性氣體保護(hù)下通過(guò)放電等離子燒結(jié)(SPS)制備出的超細(xì)金屬納米晶進(jìn)行了系列測(cè)試，并與模擬預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較分析。常溫下的XRD測(cè)試驗(yàn)證了納米晶的晶格畸變，雙溫XRD測(cè)試驗(yàn)證了納米晶的德拜特征溫度大幅度降低；電阻測(cè)試驗(yàn)證了納米晶的電阻率增大；DSC測(cè)試和相含量測(cè)定驗(yàn)證了納米晶高溫相在低溫范圍的穩(wěn)定性。通過(guò)變溫晶粒長(zhǎng)大的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)金屬

3、納米晶在較低溫區(qū)內(nèi)晶粒長(zhǎng)大非常緩慢、而在中溫區(qū)內(nèi)納米晶突發(fā)快速晶粒長(zhǎng)大，這一結(jié)果與理論預(yù)測(cè)符合良好。通過(guò)等溫晶粒長(zhǎng)大實(shí)驗(yàn)研究，得出納米晶晶粒長(zhǎng)大速率隨時(shí)間逐漸減小，此規(guī)律不同于傳統(tǒng)粗晶塊體材料，由此分析了納米晶粒長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)特征的熱力學(xué)因素。 本文所建立的金屬單相納米晶熱力學(xué)函數(shù)模型，可以定量預(yù)測(cè)單相納米晶材料的基本熱力學(xué)特性和物理性能，以及納米晶的晶格畸變和德拜特征溫度等參數(shù)的納米尺寸效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上可以預(yù)測(cè)納米晶的相穩(wěn)定性和熱