納米晶金屬材料的熱力學性質研究.pdf

1、本論文以幾種納米晶金屬材料和相應的粗晶金屬材料為研究對象，運用差熱掃描量熱儀(DSC)和綜合物性測量系統(PPMS)對納米晶普通工業純鐵、純銅、純鋁和304不銹鋼以及相應的普通工業純鐵、純銅和純鋁及304不銹鋼做了熱力學性質研究。其中包括熱穩定性及低溫區和中溫區比熱。得到的結果與德拜模型和晶格振動理論基本相符。
　　本文首先簡要介紹了納米材料的一些基本概念和當前有關納米材料結構和熱力學性能的研究進展及本論文用到的理論和方法，包括德

2、拜理論、晶格振動理論、晶格動力學等。然后說明了運用這些方法和理論解釋一些相關實驗現象。
　　利用差熱掃描量熱儀和綜合物性測量系統研究了納米晶工業純鐵的熱穩定性和比熱。發現在300℃～900℃納米晶工業純鐵保持了較好的穩定性，這主要是由于界面能降低和界面兩側相鄰晶粒之間的差別較小抑制了晶界的遷移和晶粒的長大。納米晶材料晶界結構無序，相對于粗晶內部原子晶界原子表現出了一定的過剩體積，納米晶體中界面的非簡諧效應較粗晶材料強，并且德拜溫度

3、比粗晶低并隨著晶粒的尺寸減小而降低，這決定了納米材料的比熱高于相應的粗晶材料。
　　納米晶銅在300℃～900℃范圍內保持了較好的熱穩定性，其比熱大于粗晶銅的比熱。主要由于納米晶銅內部結構中存在著一種低能激發態，它與結構無序性緊密相連，且在很低的溫度下就可以被激發，使得納米晶銅的比熱容出現了附加項。
　　納米晶鋁和普通純鋁的熱穩定性基本沒有差別，而比熱存在不。納米晶純鋁內部基本上沒有位錯或者缺陷，這與普通純鋁展現的行為相近，