納米晶Fe-Ni馬氏體相變和納米Pb(Zr-,1-x-Ti-,x-)O-,3-鐵電相變的尺寸效應(yīng).pdf

1、Fe-5~30at％Ni合金是發(fā)生馬氏體相變的典型合金體系,而應(yīng)用較廣泛的Pb(Zr1-xTix)O3是具有順電相向鐵電相轉(zhuǎn)變的陶瓷材料,兩種材料在納米尺度時(shí)與相同成分的粗晶材料具有不同的相變特性.本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論研究,探索了這兩種納米晶材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和相變特性,得出主要結(jié)論如下:1.用氣體冷凝法制備了納米晶Fe-12at％Ni粉體,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:影響納米粉體材料中相穩(wěn)定性的最重要的因素是晶粒尺寸;得出納米Fe-12at％Ni粉體中

2、fcc相在室溫穩(wěn)定存在的臨界尺寸(d*)為30nm.2.通過(guò)對(duì)納米晶Fe-12at％Ni粉體和相同成分的常規(guī)粗晶材料平均點(diǎn)陣常數(shù)的比較,得到室溫下具bcc結(jié)構(gòu)粉體的過(guò)剩體積為0.126.3.在Falk等人建立的馬氏體相變的郎道一金茲堡模型的基礎(chǔ)上,考慮了納米顆粒表面對(duì)馬氏體相變的影響,建立了一個(gè)新的納米顆粒中的馬氏體相變模型.提出了用界面應(yīng)變系數(shù)K來(lái)描述納米晶粒表面和中心的應(yīng)變的差異.4.基于已經(jīng)報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,確定了Fe-12at％N

3、i合金中的Landau自由能表達(dá)式的各個(gè)系數(shù)的值.應(yīng)用提出的納米顆粒中的馬氏體相變模型,計(jì)算得到300K時(shí),顆粒在室溫下發(fā)生馬氏體相變的臨界尺寸為30nm,OK時(shí)為25nm.與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好.5.內(nèi)耗是一個(gè)靈敏的探測(cè)材料馬氏體正逆相變的實(shí)驗(yàn)手段.納米晶Fe-25at％Ni塊材在室溫到-100℃的降溫過(guò)程中,觀測(cè)到在-75℃附近存在一個(gè)馬氏體相變內(nèi)耗峰.實(shí)驗(yàn)還觀察到彈性模量隨溫度升高而升高的模量回復(fù)現(xiàn)象,可能與界面結(jié)構(gòu)的重構(gòu)有關(guān).還計(jì)算