金屬納米晶材料的制備、熱力學(xué)特性及相穩(wěn)定性的研究.pdf

1、納米材料作為一種新型材料在宇航、電子、冶金、化工、生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。對(duì)于納米多晶材料，由于晶粒細(xì)小，其內(nèi)部由晶界、相界或疇界等構(gòu)成的內(nèi)界面含量很高，因而顯著影響著納米晶的物理和機(jī)械性能，使其具有傳統(tǒng)材料所不具備的優(yōu)異特性。相對(duì)于粗晶的塊體多晶體材料，納米材料的比熱值升高、熱膨脹系數(shù)成倍增大、以及與同成分粗晶材料相差較大的相變特征和相穩(wěn)定性等特性，表明用于研究塊體材料的傳統(tǒng)熱力學(xué)模型已不能合理解釋納米材料的相變行為。

2、 首先，本文在應(yīng)用“界面膨脹模型”和普適狀態(tài)方程研究納米界面熱力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，發(fā)展了描述整個(gè)納米晶體熱力學(xué)函數(shù)的計(jì)算模型，推導(dǎo)出金屬納米晶的基本熱力學(xué)函數(shù)表達(dá)式。由此進(jìn)一步確定了納米晶穩(wěn)定相的形成溫度與晶粒尺寸之間的依賴關(guān)系，以及可生成相存在的熱力學(xué)條件和臨界尺寸條件。 其次，探索出高能球磨方法獲得Co納米晶粉體的制備工藝，即，Ar氣保護(hù)下采用10：1的球料比，干磨30-34h，即可獲得平均晶粒尺寸為40nm左右的Co納米

3、晶粉體。利用XRD、SEM、TEM等方法對(duì)納米晶形貌、亞結(jié)構(gòu)及晶粒尺寸進(jìn)行了全面的觀測(cè)和分析。 最后，以制備出的平均晶粒尺寸為39nm的Co納米晶粉體為研究對(duì)象，對(duì)其在一定溫度下進(jìn)行退火熱處理，并對(duì)退火后的粉體進(jìn)行相組成、相含量及晶粒尺寸的測(cè)定，證明了Co納米晶的相變趨勢(shì)和相變溫度范圍與模型預(yù)測(cè)結(jié)果的一致性。同時(shí)，通過(guò)對(duì)Co納米晶粉體的等壓熱容Cp的測(cè)定，計(jì)算得到了該種材料的焓、熵和吉布斯自由能與溫度的關(guān)系式，與理論模型所預(yù)測(cè)的