金屬Ti、Zr和Hf納米微粒結構轉變的理論研究.pdf

1、基于金屬塊體亥姆霍茨自由能的德拜模型和課題組前期建立的鍵能模型，通過考慮表面原子與內(nèi)部原子振動能和振動熵的差異、結合能與德拜溫度的尺寸形狀效應以及表面張力對納米微粒能量的影響，建立了納米微粒吉布斯自由能模型。該模型可以看作是塊體中亥姆霍茨自由能德拜模型的推廣，是一個普適的模型。利用該模型研究了HCP、FCC和BCC三種結構的Ti，Zr和Hf納米微粒的吉布斯自由能及其結構轉變，得到以下主要結論:
　　 (1) HCP、FCC和BC

2、C結構的Ti、Zr、Hf納米微粒的吉布斯自由能都隨溫度的升高或尺寸的增大而減小，隨著形狀因子的增大而增大，且吉布斯自由能的尺寸效應隨著尺寸的減小而越來越明顯。
　　 (2)金屬Ti、Zr及Hf納米微粒的三種結構HCP、FCC和BCC在一定條件下能相互轉變。當尺寸不變時，隨著溫度的升高，Ti、Zr及Hf都將由低溫時的HCP結構轉變?yōu)楦邷貢r的BCC結構;當溫度不變時，隨著微粒尺寸的減小， HCP將轉變?yōu)镕CC結構（或具有這種趨勢）。

3、
　　 (3)溫度升高導致Ti、Zr及Hf納米微粒的結構由HCP轉變成BCC，這種轉變是由這三種結構不同的晶格振動模式所造成的;尺寸的減小將導致HCP到FCC的轉變，這一轉變是由這三種結構具有不同的摩爾體積所導致的。且這兩種相變之間存在著競爭，該競爭導致了BCC和FCC之間的相互轉變，即BCC和FCC之間的轉變是由晶格振動和尺寸變化共同引起。
　　 (4)利用吉布斯自由能最小原理計算并繪制出Ti、Zr和Hf納米微粒的尺寸