納米孿晶銅顆粒的原位透射電子顯微鏡研究.pdf

1、材料的宏觀性能取決于其內(nèi)部結(jié)構(gòu),其中納米金屬顆粒的微結(jié)構(gòu)變化對納米材料力學性能的影響一直是人們研究的熱點。隨著位錯理論的不斷發(fā)展和高分辨透射電子顯微鏡及各種附件的發(fā)明,人們可以對納米金屬顆粒的微結(jié)構(gòu)變化進行深入研究。
　　本實驗采用氬離子轟擊銅環(huán)的方法得到納米孿晶銅顆粒。在室溫、無任何外加載荷的條件下,用JEM-2010型高分辨透射電子顯微鏡對單個納米孿晶銅顆粒進行了長時間的、原位觀測,并記錄下一系列納米孿晶銅顆粒微結(jié)構(gòu)動態(tài)變化過

2、程的高分辨電子顯微圖像,用Digital Micrograph軟件和幾何相位分析方法對圖像進行分析處理。
　　通過分析以二氧化硅薄膜為基底的納米孿晶銅顆粒的高分辨像證實直徑大于8納米的顆粒結(jié)構(gòu)也會發(fā)生重排,并且通過高分辨透射電子顯微鏡長時間的觀測,發(fā)現(xiàn)在入射電子束的輻照下,納米顆粒發(fā)生了整體的旋轉(zhuǎn);組成孿晶顆粒的亞晶粒的晶面在垂直于電子束入射方向的平面內(nèi)發(fā)生了轉(zhuǎn)動。結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后的亞晶粒的晶面傾向于彼此相互平行,且平行于體積最大的

3、亞晶粒的晶面。結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的首先是位于納米顆粒中間位置的亞晶粒,但對于單個發(fā)生結(jié)構(gòu)重排的亞晶粒而言,結(jié)構(gòu)的改變卻先從亞晶粒的兩側(cè)開始向中央擴散。通過分析納米顆粒的應變圖譜證實,結(jié)構(gòu)沒發(fā)生變化的亞晶粒中由拉應變轉(zhuǎn)化為壓應變。通過觀察以環(huán)氧樹脂為基底的納米銅顆粒的高分辨像,證實了入射電子束對納米顆粒結(jié)構(gòu)變化的影響,并利用位錯理論的知識分析了納米顆粒的體積增長、結(jié)構(gòu)變化和新孿晶的形成,還總結(jié)了納米銅顆粒生長變化速率的趨勢。納米顆粒生長隨時間的