纳米晶金属材料中相变与晶粒长大的共生现象

纳米材料学

1. 团簇:一般指由几~几百个原子的聚集体系,尺寸≤1nm.其结构多样化,呈线状,网状,层状,洋葱状,骨架状…… 2. 人造原子:是指包含一定数量的真正原子的量子点,准一维的量子棒,准二维的量子盘以及~100nm 的量子器件 3. 同轴纳米电缆: 4. 介孔固体: 5. 介孔复合体: 6. 纳米结构: 7. 自组织合成和分子自组织合成: 8. 阵列体系的模板合成: 9. 纳米碳管及其分类:是由碳原子组成的Φ:几~几十nm,长约几十nm~μm 的管子,侧边为六边型,顶端为五边型封顶.有单壁碳管和多壁碳管,多壁管还分为单臂,锯齿形和手性. 10. 光吸收带蓝移和红移:与大块材料相比,纳米微粒的吸收带移向短波方向,是由于尺寸下降,能隙变宽;还有由于纳米微粒颗粒小,大的表面张力使晶格畸变,晶格常数变小.红移可能是由于粒子表面形成的偶极层的库仑作用引起的红移大于粒子尺寸的量子限域效应引起的蓝移,还可能是表面形成束缚激子导致发光. 11. 超顺磁性:铁磁纳米微粒尺寸小到一定临界值,就不再服从居里-外斯定律,呈顺磁性. 12. 磁性液体(结成和特点) 13. 沉淀法和共沉淀法:包含一种或多种离子的可溶性盐溶液,当加入沉淀剂后,或于一定温度下使溶液水解,形成不溶性氢氧化物或盐类从溶液中析出,并将溶液中原有的阴离子洗去,经热分解即得到所需的氧化物粉料. 含多种阳离子的溶液中加入沉淀剂后,所有离子完全沉淀的方法称共沉淀法,分为单相共沉淀和混合物共沉淀. 14. 均相沉淀法:通过控制溶液中的沉淀剂浓度,使之缓慢地增加,则使溶液中的沉淀处于平衡状态,且沉淀能在整个溶液中均匀出现,这种方法称为均相沉淀. 15. 金属醇盐水解法:利用一些金属有机醇盐能溶于有机溶剂并可能发生水解,生成氢氧化物或氧化物沉淀的特性,制备细粉料的一种方法. 16. 纳米微粒的尺寸,结构和形貌特征:1~100nm;一般呈球型,还有其他与制备方法密切相关的其他形状;结构一般与大颗粒相同,但颗粒内部,特别是表面层晶格畸变,有时会出现与大颗粒差别很大的情况. 17. 什么是久保理论?它的基本点是什么?该理论的优缺点是什么?是关于金属粒子电子性质的理论,将超微粒子靠近费米面附近的电子状态看作是受尺寸限制的简并电子气,并进一步假设它们的能级为准粒子态的不连续能级,且忽略相互作用,得到的电子能级分布优于等能级间隔模型;还认为从超微粒子中取走或放入一个电子都是困难的,超微粒子是电中性的.久保理论解释了超微粒子在EPR,磁化率,比热等方面的量子尺寸效应,但对外界条件以及自旋-轨道相互作用对电子能级分布的影响没有考虑. 18. 量子尺寸效应:当粒子尺寸下降到某一值时,金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级,能隙变宽现象均称为量子尺寸效应. 小尺寸效应:当超细微粒的尺寸与光波波长,德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏;非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小,导致的声,光,电磁,热力学的新特性. 表面效应:纳米微粒尺寸小,表面能高,位于表面的原子占相当大的比例,使得表面原子具有高的活性,极不稳定,很容易与其他原子结合. 宏观量子隧道效应:一些宏观量,例如微颗粒的磁化强度,量子相干器件中的磁通量等亦具有贯穿势垒的能力,称为宏观量子隧道效应. 库仑堵塞与量子隧穿: 介电限域效应:当粒子的尺度下降到可与激子的玻尔半径相比拟时,屏蔽效应被减小,而颗粒间的库仑作用得到增强,导致ε增加,激子束缚能增加等效应. 19. 纳米微粒的基本热学特征:纳米微粒的熔点,开始烧结温度和晶化温度均比常规粉体低很多.由于颗粒小,纳米微粒的表面能高,比表面原子数多,这些表面原子近邻配位不全,活性大以及体积远小于大块材料,因此纳米粒子熔化所需增加的内能小得多,熔点急剧下降.纳米微粒尺寸小,表面能高,压制成块材后的界面具有高能量,在烧结中高的界面能成为原子运动的驱动力,有利与界面中的孔洞收缩,因此在较低温度下烧结就能达到致密化的目的. 20. 纳米微粒超顺磁性,高矫顽力,低T C 产生的原因:超顺磁性的起源:由于小尺寸下,当各向异性能减小到与热运动能可相比拟时,磁化方向就不再固定在一个易磁化方向,易磁化方向作无规律变化,结果导致超顺磁性的出现.纳米微粒尺寸高于超顺磁临界尺寸时呈现的高矫顽力,有一致转动模式和球链反转磁化模式.一致转动磁化:每个粒子就是一个单磁畴,要使这个磁铁去掉磁性,需要每个粒子整体的磁矩反转,这需要很大的反向磁场.由于小尺寸效应和表面效应而导致纳米粒子的本征和内禀的磁性变化,因此具有较低的居里温度. 21. 纳米材料往往呈现出常规粗晶不具有的发光现象,原因是什么?常规粗晶的结构存在平移对称性,由平移对称性产生的选择定则禁介使得它不能发光.当小到一定程度时,平移对称性消失.载流子的量子限域效应. 22. 如何分散纳米粒子?(1)加入反絮凝剂形成双电层.即选择恰当的电解质做分散剂,使纳米粒子表面吸引异电离子形成双电层,通过双电层之间库排斥作用使粒子之间发生团聚的引力大大降低,实现纳米微粒分散的目的.(2)加表(界)面活性剂包裹颗粒.使其吸附在粒子表面,形成微胞状态,由于活性剂的存在而产生了粒子间的排斥力,使得粒子间不能接触,从而防止团聚体的产生. 23. 低压气体中蒸发法的基本原理是什么?影响纳米粒子尺寸的因素是什么?是在低压的氩,氦等惰性气体中加热金属,使其蒸发后形成超微粒(1~1000nm)或纳米微粒.加热源又以下几种:电阻加热法;等粒子喷射法;高频感应法;电子束法;极光法. 可通过调节惰性气体压力,蒸发物质的分压即蒸发温度或速率,或惰性气体的温度来控制纳米微粒的尺寸. 24. 溅射法制备纳米微粒的基本原理:用两块金属板分别作为阳极和阴极,阴极为蒸发用的材料,在两电极间充入Ar 气(40~250Pa),两电极间施加的电压范围为0.3~1.5kV .由于两电极间的辉光放电使Ar 离子形成,在电场的作用下Ar 离子冲击阴极靶材表面,使靶材原子从其表面蒸发出来形成超微粒子,并在附着面上沉积下来.粒子的大小及尺寸分布主要取决于两电极间的电压,电流和气体压力. 25. 水热法制备纳米微粒方法的基本点:水热反应是高温高压下在水(水溶液)或蒸汽等流体中进行有关化学反应的总称.水热氧化;水热沉淀;水热合成;水热还原;水热分解;水热结晶. 26. 溶胶-凝胶法制备纳米粒子的基本原理与过程:基本原理是将金属醇盐或无机盐经水解,然后使溶质聚合凝胶化,再将凝胶干燥,焙烧,最后得到无机材料.过程包括:(1)溶胶的制备:一使先将部分或全部组分用适当沉淀剂先沉淀出来,经解凝,使原来团聚的沉淀颗粒分散称原始颗粒;另一种方法使由同样的盐溶液出发,通过对沉淀过程的仔细控制,使首先形成的颗粒不致团聚为大颗粒而沉淀,从而直接得到胶体凝胶.(2)溶胶-凝胶转化:溶胶中含有的大量的水,凝胶化过程中,体系失去流动性,形成一种开放的骨架结构.途径有二:一是化学法,通过控制溶胶中的电解质浓度来实现凝胶化;二是物理法,迫使胶颗粒间相互靠近,克服斥力,实现凝胶化.(3)凝胶干燥:一定条件下(如加热)使溶剂蒸发,得到粉料,干燥过程中凝胶结构变化很大. 27. 常用的评估纳米粒子直径的方法有哪些?测量原理及运用的范围.(1)透射电镜观察法:用此方法测得的颗粒粒径,不一定是一次颗粒,往往是由更小的晶体或非晶,准晶微粒构成的纳米级微粒.这是因为在制备电镜观察用的样品时,很难使它们全部分散成一次颗粒.(2)X 射线衍射线宽法:是测定微粒晶粒度的最好方法.晶粒度<100nm.(3)比表面积法:通过测定粉体单位重量的比表面积S w ,假设颗粒呈球形,则颗粒直径w S d ρ/6=.容量法:测定已知量的气体在吸附前后的体积差,进而得到气体的吸附量;重量法:直接测定固体吸附前后的重量差,计算吸附气体的量.(4)X 射线小角散射法:假定粉体粒子为均匀形状,大小,利用X 射线衍射中倒易点阵原点(000)结点附近的相干散射现象,计算求出粒度分布和平均尺寸.颗粒约几~几十nm.(5)Raman 散射法:通过测量Raman 谱中某一晶峰在纳米晶体和常规晶体中的偏移来得到纳米晶粒的平均粒径. 28. 纳米固体基本构成及分类:基本构成十纳米微粒以及它们之间的分界面(界面).按小颗粒结构状态可分为纳米晶体,纳米微晶,纳米准晶材料;按小颗粒键的形式可分为纳米金属,纳米离子晶体,纳米半导体,纳米陶瓷材料;由单相微粒构成的固体称为纳米相材料,每个纳米微粒本身由两相构成(一种相弥散于另一种相中)的成为纳米复相材料.纳米复合材料大致包括三种类型:一是0-0复合,即不同成分,不同相或者不同种类的纳米粒子复合而成的纳米固体;二是0-3复合,即把纳米粒子分散到常规的三维固体中;三是0-2复合,即把纳米粒子分散到二维薄膜材料中,又分均匀弥散和非均匀弥散. 29. 为什么纳米固体具有高比热,高热膨胀系数?体系的比热主要由熵贡献,在温度不太低的情况下,电子熵可以忽略,体系熵主要由振动熵和组态熵贡献.纳米结构材料的界面结构原子分布比较混乱,界面体积百分比大,因而纳米材料熵丢比热的贡献比常规粗晶材料大的多.固体的热膨胀与晶格非线形振动有关.纳米晶体在温度发生变化时,非线形热振动可分为两个部分,一时晶内的非线形热振动,二时晶界组分的非线形热振动,往往后者的非线形振动更为显著,可以说占体积百分数很大的界面对纳米晶热膨胀的贡献起主导作用. 30. 为什么纳米相材料在较宽的温度范围内具有好的热稳定性,而金属易长大?简述提高纳米相材料热稳定性的方法.因为金属纳米晶体晶粒生长激活能小,在热激活下,相对与纳米相材料晶粒易于长大,故热稳定温区较窄.提高热稳定性(1)降低界面迁移的驱动力.如果没有驱动力,则正向和反相运动的几率是相同的;在驱动力下使势垒产生不对称的偏移,就显示晶界的迁移.界面能量高及界面两侧相邻两晶粒的差别大有利于晶界迁移.纳米材料晶粒为等轴晶,粒径均匀,分布窄,保持纳米材料各向同性就会大大降低界面迁移的驱动力.(2)晶界结构弛豫.高能的晶界并不一定首先引起晶界迁移.晶界结构弛豫所需要的能量小于

在“责任”中长大

在“责任”中长大 ______年级_____班姓名__________ 等第________ 一、填空 1．具有________________，是成人的基本标志。 2．《婚姻法》规定，父母对子女有__________的义务；子女对父母有________的义务。我国法律规定，人到______岁就被认定为有完全能力。 3．责任意识是一个人____________的重要组成部分。 二、选择： （） 4．一位初中生说：“小时候，老师问我长大后的理想，我说当科学家，真可谓童言无忌，天真烂漫。现在，我不敢说了，因为在校园里，要是谁谈理想，就会被人嘲笑。”你认为这种现象 A．很正常，现在社会都讲实际，不讲空话 B．不正常，没有理想就不能取得优异的考试成绩 C．不正确，一个人没有崇高理想就会失去正确方向 D．很正常，没有理想也能取得好成绩 （） 5．获得中央电视台“感动中国·2004年度人物”的徐本禹是华中农业大学研究生。2002年，他志愿到贵州偏远的农村义务支教，那里不通电话，晚上只能点油灯照明，但是他坚持下来，并为农村的学生们开设了语文、数学、英语、体育和音乐课。徐本禹的事迹之所以感动社会、感动他人，是因为他具有 ①勇于创新的精神②强烈的社会责任感 ③无私奉献的精神④艰苦奋斗的精神 A、①②③④ B、①②③ C、②③④ D、①④ （）6．成人的基本标志有：①具有责任意识②年满18周岁③具有责任能力④自然人到了成年阶段 A、①②③ B、②④ C、①②④ D、①③

（）7．下列属于缺乏社会责任感的现象有①贪污腐败②在牛奶中添加三聚氰胺③见死不救④关闭黑拔吧 A、①②③④ B、①②③ C、②③④ D、①③④ 三、材料分析： 8．“感动中国·2005年度人物”之一，湖南怀化学院经济管理系23岁的大学生洪战辉在家庭屡遭变故的情况下，12年来克服重重困难，把父亲“捡来”的和自己没有血缘关系的妹妹一手养大，靠做小生意和打零工供其读书，洪战辉的拳拳爱心给很多人带来了深深的震撼。2005年12月16日，教育部发出《关于开展向洪战辉同学学习的通知》，共青团中央、全国学联于2005年12月授予洪战辉“全国自立自强优秀大学生”荣誉称号。 洪战辉的事迹为什么给很多人带来深深的震撼？

带钢卷取温度与铁素体晶粒长大模拟

第39卷　第4期2004年4月 钢 铁 I RON AND ST EEL V o l.39,N o.4 A p ril2004带钢卷取温度与铁素体晶粒长大模拟3 詹志东　黄成江　张玉妥　李殿中 (中国科学院金属研究所特殊环境材料研究部,沈阳110016) 摘　要　建立了Q235热轧带钢卷取后冷却过程中的传热模型,考虑了钢卷导热系数的正交各向异性与导热系数在冷却过程中随温度的变化,用ABAQU S软件对钢卷冷却过程中的温度场进行了模拟,确定了钢卷不同位置的冷却曲线。以钢卷不同位置的温度演变为基础,用自行开发的热轧过程组织性能预报软件ROLLAN对带钢沿长度方向的铁素体晶粒尺寸进行模拟,通过现场开卷取样和大量的定量金相实验,测试分析了沿带钢长度和宽度方向铁素体晶粒尺寸的变化。模拟与实验结果吻合良好。 关键词　热轧钢卷　晶粒长大　铁素体晶粒尺寸　模拟 中图法分类号　T G335111 文献标识码　A MOD EL ING TE M PERATURE AND FERR ITE GRA IN GROW TH AFTER CO I L ING PROCESS ZHAN Zh idong,HU AN G Chengjiang,ZHAN G Yu tuo,L I D ianzhong (D epartm en t of Special Environm en t M aterials,In stitate of M etal R esearch,Shenyang110016) ABSTRACT　A heat tran sfer m odel fo r ho t2ro lled Q235co il du ring coo ling w as develop ed,and the tem p eratu re field w as m odeled by ABAQU S softw are,the tem p eratu re change in differen t po siti on s of co ils w ere ob tained1B ased on the calcu lated tem p eratu re,the ferrite grain size along the ro lling directi on of the stri p w as m odeled by ROLLAN softw are1B y quan titative m etallo2 grap h ic exam inati on,the change of ferrite grain size along the ro lling and tran sverse directi on s of stri p s w as analyzed1T he calcu lated final ferrite grain size w as in good agreem en t w ith the m ea2 su red ones1 KEY WORD S　ho t2ro lled steel co il,grain grow th,ferrite grain size,m odeling 1　前言 卷取是带钢热轧生产线的最后一道工序,带钢卷取后在钢卷存储间冷至室温,这一在空气中的自然冷却过程需要花费4～5天时间[1],其间,铁素体晶粒将继续生长,直至冷却到500℃以下,晶粒才停止长大[2,3]。国外对卷取前热轧带钢温度场的模拟和卷取后热轧钢卷温度场研究已做了很多工作[4～7],但国内对热轧钢卷温度场模拟却鲜有研究。关于铁素体晶粒长大模型,国内外也有许多研究[2,3,8]。 本文通过有限元软件ABAQU S模拟了热轧带钢卷取后钢卷在空气强制冷却过程中的温度场,确定了不同位置的冷却曲线,即获得了钢卷不同部位(转化为所对应的带钢不同部位)从卷取温度冷却到500℃所需的时间,通过分段插值的方法代入铁素 3国家863研究项目资助(2001AA339030) 收到修改稿日期:2003205218 联系人:詹志东,硕士研究生,dzli@i m r1ac1cn 体晶粒长大模型,得出热轧带钢不同部位的最终铁素体晶粒尺寸。用自行开发的ROLLAN软件模拟出了带钢沿长度方向的铁素体晶粒尺寸分布。为了比较模拟值与测试值,先后对3种不同规格的Q235热轧带钢现场开卷,在不同部位取样,测量了带钢不同部位的铁素体晶粒尺寸,分析了带钢沿长度和宽度方向晶粒尺寸的变化规律及成因。 2　钢卷温度场的模拟 211　热轧钢卷示意图 如图1所示,热轧钢卷是中空的层叠圆柱状卷曲的钢带。钢卷冷却时自由表面与周围介质有热交换,钢卷内部层与层之间有热传导。从传热理论来看这属于无内热源非稳态温度场,应满足热传导二维方程: c p 9T =Κr( 92T 2 + 1 r 9T )+Κz 92T 2 (1)

长大真好(700字)作文

精选作文:长大真好(700字)作文每个人都在慢慢的长大，但是我都没能真正的体会到，直到有一次，我才真正体会长大的感觉。那次，我和爷爷外出，我发现爷爷有些异常，我就轻轻的摸了爷爷的额头，发现爷爷的体温有些不正常，不冷不热，也没有发烧的症状。我轻声问爷爷：您怎么了？爷爷咳嗽了几下，说可能是昨天晚上睡觉没盖好被子，着凉了。听了爷爷的话，我很着急，冷静下来，安静地想，有什么办法能治爷爷的感冒。突然间想起小时候喝姜汤感冒好了的事情。我灵机一动，不如也学着用姜汤为爷爷治病。我很快地便找来姜和红糖。因为这些材料很常见，家里都有。我认真地把姜洗干净，然后把姜皮剥掉，把水煮开，再把姜切成片，放入水中，煮到闻到姜味，再把红糖倒入锅中，慢慢让水把糖煮化。我小心地把姜汤倒于碗内，用筷子把姜片夹出来，这样，一碗纯正的姜汤就完成了，就可以饮用了。我小心的把姜汤端到爷爷床头，爷爷迷糊地睁开双眼，望着我，我连忙扶起爷爷说：爷爷，这是姜汤，您快喝了吧，喝了您就会好了。爷爷笑着说：真是我的好孙女，你长大了。爷爷端起姜汤，轻轻吹了一下，一口气就全部喝下去。我笑着说：小时候，爷爷同样是这样照顾我的，现在爷爷生病了，我来照顾爷爷也是应该的。爷爷喝过姜汤，我照顾爷爷睡了下来，我拿起碗送到厨房洗干净。想起爷爷对我的夸奖，我觉得很高兴，因为我发现，我真的长大了，学会照顾别人。想到这，我不禁暗自为自己高兴。晚上，爷爷好了，那些感冒的症状都消失了。我很高兴，就自己尝试着做饭。因为爷爷刚好点，想吃点清淡的食物，我就熬了点清粥，炒了青菜。晚上，爷爷吃过粥，笑眯眯地对我说：你长大了，懂得孝顺长辈，懂得做饭了，真懂事。晚上，我躺在床上，想到今天为爷爷熬姜汤，做饭的事，心中就充满了自豪与快乐。因为，今天我才发觉，其实长大的感觉真好！六年级:靖凯赫 篇一：长大的感觉真好作文600字 长大的感觉真好作文600字 每个人都在慢慢的长大，但是我都没能真正的体会到，直到有一次，我才真正体会长大的感觉。 那次，我和爷爷外出，我发现爷爷有些异常，我就轻轻的摸了爷爷的额头，发现爷爷的体温有些不正常，不冷不热，也没有发烧的症状。我轻声问爷爷：“您怎么了？”爷爷咳嗽了几下，说可能是昨天晚上睡觉没盖好被子，着凉了。听了爷爷的话，我很着急，冷静下来，安静地想，有什么办法能治爷爷的感冒。突然间想起小时候喝姜汤感冒好了的事情。我灵机一动，不如也学着用姜汤为爷爷治病。 我很快地便找来姜和红糖。因为这些材料很常见，家里都有。我认真地把姜洗干净，然后把姜皮剥掉，把水煮开，再把姜切成片，放入水中，煮到闻到姜味，再把红糖倒入锅中，慢慢让水把糖煮化。我小心地把姜汤倒于碗内，用筷子把姜片夹出来，这样，一碗纯正的姜汤就完成了，就可以饮用了。 我小心的把姜汤端到爷爷床头，爷爷迷糊地睁开双眼，望着我，我连忙扶起爷爷说：“爷爷，这是姜汤，您快喝了吧，喝了您就会好了。”爷爷笑着说：“真是我的好孙女，你长大了。”爷爷端起姜汤，轻轻吹了一下，一口气就全部喝下去。我笑着说：“小时候，爷爷同样是这样照顾我的，现在爷爷生病了，我来照顾爷爷也是应该的。” 爷爷喝过姜汤，我照顾爷爷睡了下来，我拿起碗送到厨房洗干净。想起爷爷对我的夸奖，我觉得很高兴，因为我发现，我真的长大了，学会照顾别人。想到这，我不禁暗自为自己高兴。 晚上，爷爷好了，那

纳米材料导论期末复习重点

名词解释： 1、纳米：纳米是长度单位，10-9米，10埃。 2、纳米材料：指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm）或由他们作为基本单元构成的材料。 3、原子团簇：由几个乃至上千个原子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体（原子团簇尺寸一般小于20nm）。 4、纳米技术：指在纳米尺寸范围内,通过操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质。 5、布朗运动：悬浮微粒不停地做无规则运动的现象。 6、均匀沉淀法：利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢地、均匀地释放出来，再与沉淀组分发生反应。 7、纳米薄膜材料：指由尺寸在纳米量级的颗粒构成的薄膜材料或纳米晶粒镶嵌与某种薄膜中构成的复合膜且每层厚度都在纳米量级的单层或多层膜。 8、真空蒸镀：指在高真空中用加热蒸发的方法是源物质转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法。 9、超塑性：超塑性是指在一定应力下伸长率≥100％的塑性变形。 10、弹性形变：指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变，当外力撤消后，固体又恢复原状。 11、塑性形变：指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变，当外力撤消后，固体不会恢复原状。 HAII-Petch公式： σ－－强度；H－－硬度；d－－晶粒尺寸；K－－常数 纳米复合材料：指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料。 14、蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。 15、热塑性：物质在加热时能发生流动变形，冷却后可以保持一定形状的性质。 大题： 纳米粒子的基本特性？ （1）小尺寸效应：随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会造成颗粒性质的质变，由于颗粒尺寸的变小，所导致的颗粒宏观物理性质的改变称为小尺寸效应。 （2）表面效应：纳米粒子表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而显著增加，粒子的表面能和表面张力也随着增加，物理化学性质发生变化。（粒度减小，比表面积增大；粒度减小，表面原子所占比例增大；表面原子比内部原子具有更高的比表面能；表面原子比内部原子具有更高的活性） （3）量子尺寸效应：当金属粒子的尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的能级由准连续变为离散能级或能隙变宽的现象。 （4）宏观量子隧道效应：宏观物理量具有的隧道效应。 纳米陶瓷具有较好韧性的原因？ （1）纳米陶瓷材料有纳米相，具有纳米材料相关的性能，而纳米材料具有大的界面，界面原子排列相当混乱，原子在外力变形条件下容易迁移，从而表现出优良的韧性，因而纳米陶瓷也具有较好的韧性； （2）纳米级弥散相阻止晶粒长大，起到细晶强化作用，使强度、硬度、韧性都得到提高；（3）纳米级粒子的穿晶断裂，并由硬粒子对裂纹尖端的反射作用而产生韧化。

块体纳米晶材料制备的研究进展

块体纳米晶材料制备的研究进展 王轶,姚可夫,翟桂东 (清华大学机械工程及其自动化系,北京100084) 摘　要:综述了国内外块体纳米晶材料的制备技术进展及存在的问题,指出了非晶晶化法和深过冷晶化法是两类潜在的块体纳米晶材料制备技术,并对今后的研究及发展前景进行了展望。 关键词:块体纳米晶材料;制备;晶化;深过冷 中图分类号:T G14 文献标识码:A 文章编号:1001-3814(2003)02-0048-03 Advance in Fabrication of Bulk Nanostructrued Materials WAN G Yi,YAO Ke-fu,ZHAI Gui-do ng (M echanical Engineering Dep ar tment,T singhua Univ er sity,Beij ing100084,China) Abstract:T he adv ance in fabr ication o f bulk na no structureo mater ials is summar ized a nd tw o special w ays ar e r e-ferr ed. Key words:bulk nanostr uct rued m aterials;fabrication;cr ystallizatio n;under co ol 　纳米材料按其三维尺寸分布可分为0维(纳米颗粒)、1维(纳米线和纳米管)、2维(纳米膜)和3维(纳米晶粒构成的块体材料)纳米材料。目前,纳米颗粒、纳米管、纳米薄膜的制备技术已得到飞速发展,已能成功制备。但3维尺寸纳米晶材料(又称为块体纳米晶材料)的制备技术仍处于探索之中。为使这种新型材料既有利于理论研究,又能在实际中拓宽使用范围,探索高质量的三维大尺寸纳米晶材料的制备技术已成为纳米材料研究的最关键问题。本文对几种主要的块体纳米晶材料制备方法的研究进展进行介绍。 1　惰性气体蒸发、原位加压成形法 这种方法最早由Gleiter等人提出,应用惰性气体凝聚(I GC)结合原位冷压成型法(In-situ Co mpa ct ion)在实验室制备出纳米晶块体样品[1]。这种纳米结构材料中的纳米金属与合金 用;购买质量好且稳定、知名度较高的大钢厂生产的钢材;避免频繁更换生产厂家及炉号。 4　结论 油淬硬度检验法对45钢淬透性的检验具有简便、快速、实用的特点。实践表明,用该方法检测的结果用于指导卡爪的热处理生产是可行的,能够作为选择材料以及科学制定热处理工艺的重要参考依据。然而该方法要求条件较严格,受许多因素限制而产生结果波动或偏差。因此,油淬硬度法只能近似地反映45钢淬透性的相对大小,在以后的工作中还需要不断完善、改进,使之更好地为生产服务。 参考文献: [1]　孙珍宝,朱谱藩.合金钢手册(上册)[M].北京:冶金工业出版社, 1984.!材料是一种二次凝聚晶体或非晶体,先是由金属原子形成纳米颗粒,在保持新鲜表面的条件下,将纳米颗粒压在一起形成块状凝固体。先在高真空反应室中的惰性气体保护下使金属受热升华并在液氮冷镜壁上聚集、凝结为纳米尺寸的超微粒子,刮板将收集器上的纳米微粒刮落进入漏斗并导入模具,再在高真空中,加压系统以1～5G Pa的压力使纳米粉原位加压,以300 K至800K的温度烧结成块。采用该法已成功地制得Pb、Cu、F e、A g、N i3A l、Fe5Si95等合金的块状纳米晶材料[2]。周宇松、吴希俊将此法改进为原位温压法,在对粉末加压时,同时对装粉末的模具加热,这样就提高了块体的致密度,成功获得了大尺寸的具有清洁界面的纳米晶铜和银块材[3]。 由于惰性气体蒸发冷凝形成的金属和合金纳米微粒几乎无硬质团聚体存在,因此这种方法制备的纳米微粒具有清洁的表面,很少团聚成粗团聚体,块体纯度高;但同时样品内也不可避免存在大量微孔隙,致密样品密度仅能达金属体积密度的75%～90%,这种微孔隙对纳米材料的结构性能研究及某些性能的提高十分不利。近年来又发展了一些新的纳米粉制备方法如电化学沉积[4]、电火花侵蚀[5]等方法,但与之相衔接的纳米粉的分散、表面处理及成型方法尚未得到发展。 2　粉末冶金法 这种方法包括两个方面:纳米粉末的制备和烧结。纳米粉末的制备技术已经相对成熟,因此关键是烧结技术。纳米烧结的最大问题是纳米粒子在烧结过程中的晶粒长大而导致纳米特性丧失,因此,在烧结中减小晶粒长大和增大烧结致密度是关键。 目前纳米粉末烧结常用的是特种烧结法,包括加入第二相物质、施加外力、快速烧结等来抑制晶粒生长。并由此发展出超高压烧结、放电等离子烧结方法。 48 REVIEW Hot W orking Technology　2003No.2 X收稿日期:2002-10-29 基金项目:清华大学985基础研究基金资助(101113) 作者简介:王轶(1977-),男,四川乐山人,硕士研究生。

4-晶粒长大

§ 4晶粒长大 晶粒长大的驱动力是晶界能的下降，即长大前后的界面能差值。 一、晶粒的正常长大1.定义：指晶体中有许多晶粒获得长大条件，晶粒的长大是连续地，均匀地进行，晶粒长大过程 中晶粒的尺寸是比较均匀的，晶粒平均尺寸的增大也是连续的。 2.晶粒长大的方式 (1)弯曲的晶界总是趋向于平直化，即向曲率中心移动以减少界面积，同时，大角度晶界的迁移率 总是大于小角度晶界的迁移率。 当晶界为三维空间的任意曲面时，作用在单位界面上的力 P:晶界迁移的驱动力疗：晶界单位面积的界面能 R1、R2:曲面的两个主曲率半径 如果空间曲面为球面时，R1=R2，即:晶界迁移的驱动力与其曲率半径 P为: R成反比，与界面能成正比。 (2)晶界总是向角度较锐的晶粒方向移动, 力图使三个夹角都等于120度。 ? A闘爲鼻商世率中心若向于平J化

在三维坐标中，晶粒长大最后稳定的形状是正十四面体。 3 .影响晶粒长大(即晶界迁移率)的因素 (1)温度 温度越高，晶粒长大速度越快，晶粒越粗大 RT} G:晶界迁移速度 G0:常数 QG 晶界迁移的激活能 (2) 第二相晶粒长大的极限半径 K :常数 r :第二相质点半径 f ：第二相的体积分数 当界面张力平衡时: 因为大角度晶界 在二维坐标中，晶界边数少于 数大于6的晶粒，晶界 向内凹进，逐渐长大，当晶粒的边数为 TA=TB=TC 而 A+B+C=360度 /? A=B=C=120度 6的晶粒，其晶界向外凸出，必然逐渐缩小，甚至消失，而边 6时，处于稳定状态。 1 ■兀■兀 Sin B sm C7，

? ?第二相质点的数量越多，颗粒越小，则阻碍晶粒长大的能力越强。 设第二相颗粒为球形，对晶界的阻力为 F ,与驱动力平衡 F = Z TT cos(^-<7-cospO°-/J) 6C0妙—妙 (1) a 角只取决于第二相颗粒与晶粒间的表面张力，可看作恒定值，现将（ 竺0 令却 ，可得： 盂+ （2） F 住=叫TP （1 + COE 氐） （3） 设单位体积中有NV 个质点，其体积分数为f 4 =一曲 3 (5) 的正方体，所有中心位于这个 1 X 1 X 2r 体积内半径为r 的第二相颗 分晶界交截，单位面积晶界将与 1 X 1X 2r X NV 个晶粒交截。 将（4 ）、（ 5）式代入（3 ）式 1）式对?求极大值, 假设在单位面积的晶界面上有 NS 个第二相颗粒, 其半径都为 r ，则总阻力 (4) 取单位晶界面积两侧厚度皆为 r 粒，都将与这部

晶粒大小

晶粒大小 这还是应归结到形核和长大的问题上来，同样的变形量（前处理同，仅热处理温度不同），在热处理时，温度的高低对形核率是否有影响，需要进一步确定；可能是高温下的形核率高，低温时形核率低，这就导致在一定热处理时间内，高温的形核率较高，而未来得及长大，故而晶粒相对较细。但是如果热处理温度足够长到一定程度，细晶粒长大，应该还是高温的晶粒要大些！热处理过程中，时间的因素也是比较重要的 是同一种材料，而且变形量基本相同，统一钢板切的试样，热处理后的晶粒大小比较有两个因素：一个是加热温度；另一个是保温时间，这两个因素共同的作用的结果。要想比较，先固定一个因素不变，比较另一个因素对这种材料的晶粒大小那一种因素影响起主要作用，那就依照其主要作用的这一因素来比较。 的影响，看一下 温度低，按理说激活能小，长大速度慢，但是其形核速率也慢；温度高，长大快，但形核也快啊。 如果其他的工艺相同，仅仅是后续热处理温度不同的话，那应该是温度高的最终晶粒尺寸大。 刚开始温度高的晶粒尺寸小，因为形核率大，造成再结晶刚结束的时候尺寸小。继续保温，达到你说的“最终”这个条件时，应该是温度高的尺寸大。 晶粒应该有别于颗粒！晶粒的大小主要取决于物质本身的特性，如晶胞参数。与结晶度关系不大。颗粒应该是晶粒的聚集体。颗粒的大小应该随着结晶度的增加而增加，许多高分散的纳米颗粒是呈胶体状态的、结晶度低。 简单讲： 较高的热处理温度其形核速度快，晶体数量增加，此时的晶粒相对较细，当保温时间加长时，晶粒会长大，冷却速度缓慢时，晶粒会变大，反之则变小； 较低的热处理温度其形核速度慢，晶粒长大速度相对慢些，当保温时间加长时，晶粒长大速度比相对高温下慢，冷却速度缓慢时，晶粒比相对高温下小。 因此，材料晶粒大小除了本身特性之外与热处理温度、保温时间、冷却速度有关系。不能单纯讲高温或者低温下晶粒的大小。 一般来讲，温度高（梯度小）晶粒大些。

就这么一瞬间长大作文800字完美版

就这么一瞬间长大作文800字 成长是一个漫长的历程。然而，有时也会是那么一瞬间。 在我上小学的时候，有一支十分漂亮的钢笔，上面刻着“学习永远不晚”，六个字金光闪闪，十分耀眼。每当我拿起它，就像对学习拾起了信心一般。 然而有一天它坏了，写不出字了。此刻，我的心仿佛瞬间跌入了谷底，对学习突然出现了一阵迷茫。这时，班主任走了过来，看到我的表情不对，便关切的问我怎么啦？我便将情况如实的告诉了老师。老师知道原因后，迟疑了一会儿，然后笑着对我说，难道你不知道我会修钢笔吗？我来帮你修修吧。我一听，便高兴的问班主任“真的吗？”“当然啦”班主任毫不犹豫的回答。我听了，破涕为笑，对班主任说“那就拜托您了！”。老师自豪的回答“没问题，我肯定能修好，放心吧！”。 几天后，老师将那支钢笔还给了我，并且骄傲的问：“怎么样，老师手艺不错吧，你试一试能不能写出字来。”我试了试，发现似乎比以前好写多了，并且那六个字也似乎更耀眼了。我高兴地回答“嗯，修好了，谢谢老师，老师您的手艺真好！”老师听了，得意的回答“那当然啦！都是些小毛病而已”，说完，班主任就回办公室了。 过了一会，我突然想起给老师准备的圣诞贺卡还没有来得及送给老师的，于是，我带着贺卡来到老师办公室，却发现老师不在办公室，我心想，那就干脆放在老师的办公桌上吧。说到做到，我来到班主任办公桌前，可是老师的办公桌上作业堆积如山，我又转念一想，干脆放到老师的抽屉里面吧！于是，我打开抽屉，却惊异的发现我那支坏了的钢笔居然静静的躺在老师的抽屉里。我顿时明白了，老师为了不让我伤心，费尽心思，不知通过怎么复杂的人肉搜索，肯定是想方设法了，给我买了一支一模一样的钢笔。我顿时被老师的行为所感动，泪水模糊了我的双眼。 那一刻，我觉得我自己一瞬间长大了。做人，在别人有困难的时候应该鼎力相助，这是一种担当，也是一种责任。如果人人都这样想，并付诸实际，我想明天的天空会更蔚蓝，世界也会因此更美好。

4 晶粒长大

§4 晶粒长大 晶粒长大的驱动力是晶界能的下降,即长大前后的界面能差值。 一、晶粒的正常长大 1.定义：指晶体中有许多晶粒获得长大条件，晶粒的长大是连续地，均匀地进行，晶粒长大过程中晶粒的尺寸是 比较均匀的，晶粒平均尺寸的增大也是连续的。 2.晶粒长大的方式 （1）弯曲的晶界总是趋向于平直化，即向曲率中心移动以减少界面积，同时，大角度晶界的迁移率总是大于小角 度晶界的迁移率。 当晶界为三维空间的任意曲面时，作用在单位界面上的力P为： P：晶界迁移的驱动力 ：晶界单位面积的界面能 R1、R2：曲面的两个主曲率半径 如果空间曲面为球面时，R1=R2 ，即：晶界迁移的驱动力与其曲率半径R成反比，与界面能成正比。 （2）晶界总是向角度较锐的晶粒方向移动，力图使三个夹角都等于120度。

， 当界面张力平衡时：因为大角度晶界TA=TB=TC，而 A+B+C=360度∴A=B=C=120度 在二维坐标中，晶界边数少于6的晶粒，其晶界向外凸出，必然逐渐缩小，甚至消失，而边数大于6的晶粒，晶界 向内凹进，逐渐长大，当晶粒的边数为6时，处于稳定状态。 在三维坐标中，晶粒长大最后稳定的形状是正十四面体。 3．影响晶粒长大（即晶界迁移率）的因素 （1）温度温度越高，晶粒长大速度越快，晶粒越粗大 G：晶界迁移速度 G0：常数 QG：晶界迁移的激活能 （2）第二相晶粒长大的极限半径 K：常数 r：第二相质点半径 f：第二相的体积分数

∴第二相质点的数量越多，颗粒越小，则阻碍晶粒长大的能力越强。 设第二相颗粒为球形，对晶界的阻力为F，与驱动力平衡 （1） α角只取决于第二相颗粒与晶粒间的表面张力，可看作恒定值，现将（1）式对φ求极大值， 令，可得：（2） 假设在单位面积的晶界面上有NS个第二相颗粒，其半径都为r，则总阻力 （3） 设单位体积中有NV个质点，其体积分数为f （4） （5） 取单位晶界面积两侧厚度皆为r的正方体，所有中心位于这个1×1×2r体积内半径为r的第二相颗粒，都将与这部 分晶界交截，单位面积晶界将与1×1×2r×NV个晶粒交截。 将（4）、（5）式代入（3）式

纳米材料的形貌控制.(DOC)

纳米材料的形貌控制 1 概述 纳米材料是指材料的三维尺寸中至少有一维处于纳米尺度(1-100 nm)，或由纳米尺度结构单元构成的材料。随着纳米材料尺寸的降低，其表面的晶体结构和电子结构发生了变化，产生了如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等宏观物质所不具有的特殊效应，从而具有传统材料所不具备的物理化学性质。纳米材料的尺度处于原子簇和宏观物质交界的过渡域，是介于微观原子或分子和宏观物质间的过渡亚稳态物质，它有着与传统固体材料显著不同的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应[1]，表现出奇异的光学、磁学、电学、力学和化学特性。 1.1 纳米材料的特性 1.1.1 量子尺寸效应 当粒子的尺寸下降到某一临界值时，其费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级，并且纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据的分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，使得能隙变宽的现象，称为纳米材料的量子尺寸效应。当能级间距大于磁能、热能、静电能或超导态的凝聚能时，量子尺寸效应会导致纳米颗粒光、电、磁、热及超导电性能与宏观性能显著不同。量子尺寸效应是未来光电子、微电子器件的基础。 1.1.2 小尺寸效应 当纳米材料的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等外部物理量的特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米颗粒表面层附近的原子密度减小，从而导致其光、电、磁、声、热、力学等物质特性呈现出显著的变化：如熔点降低；磁有序向磁无序态，超导相向正常相的转变；光吸收显著增加，并产生吸收峰的等离子共振频移；声子谱发生

改变等，这种现象称为小尺寸效应。纳米材料的这些小尺寸效应为实用技术开拓了新领域。 1.1.3 表面效应 表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变化而急剧增大后引起的材料性质上的变化。随着材料尺寸的减小，比表面积和表面原子所占的原子比例将会显著增加。例如，当颗粒的粒径为10 nm时，表面原子数为晶粒原子总数的20%，而当粒径为l nm时，表面原子百分数增大到99%。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些原子易与其他原子相结合以降低表面能，故具有很高的化学活性。这种表面原子的活性不但能引起纳米粒子表面输运和构型的变化，也会引起电子能级和电子自旋构象的变化，从而对纳米材料的电学、光学、光化学及非线性光学性质等产生重要影响。通过利用有机材料对纳米材料表面的修饰和改性，可以得到超亲水和超疏水等性能可调的纳米材料，可以广泛的应用于民用工业。 1.1.4 宏观量子隧道效应 量子物理中把微观粒子具有的贯穿势垒的能力称为隧道效应。近年来的研究发现一些宏观量，如超微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通以及电荷等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而发生变化。故称为宏观量子隧道效应。对宏观量子隧道效应的研究对基础及应用研究都有着重要意义。宏观量子隧道效应与量子尺寸效应一起都将会是未来微电子、光电子器件的基础。此外，纳米粒子还具有其它的一些特殊性质，如库伦阻塞与量子隧穿及介电限域效应等。 1.2 纳米材料特性对材料性能的影响 1.2.1 电学性能 电学性能发生奇异的变化，是由于电子在纳米材料中的传输过程受到空间维度的约束而呈现出量子限域效应。纳米材料晶界上原子体积分数增大，晶界部分

纳米材料重点

一.Keywords 1.Nanomaterials纳米材料 2.Scanning T unneling Microscope (STM)扫描隧道显微镜 3.Zero (one, two, three)-dimension零（一.二.三）维 4.Size Effect - Kubo theory尺寸效应 (1) Quantum size effect 量子尺寸效应 (2) Small size effect小尺寸效应 5.Surface effect表面效应 6.Coulomb blockade and Quantum tunneling effect库伦阻塞和量子隧穿效应 7.Dielectric confinement effect介电限域效应 二.Basic theory of nanoparticles定义 ● 1. Size Effect - Kubo theory（尺寸效应）当纳米材料组成相的尺寸如晶粒的尺寸， 第二相的尺寸减小时，纳米材料的性能会发生变化，当组成相的尺寸小到与某一临界尺寸相当时，材料的性能将发生明显的变化或突变 ● 2. Surface effect（表面效应）纳米微粒尺寸与表面原子数的关系，表面含有大量的 晶界，因而晶界上的原子占有相当高的比例 ● 3. Coulomb blockade and Quantum tunneling（库伦阻塞量子隧穿效应）体系进入 的纳米级，体系是电荷量子化的，即充电和放电过程是不连续的，充入一个电子所需的能量Ec=e2/2c（c-体系电容）这个能量就称为库伦阻塞能。换句话说，库伦堵塞能是前一个电子对后一个电子的库伦排斥能，这就导致了一个小体系的充放电过程，电子不能集体传输，而是一个个单电子的传输，通常把小体系这种单电子输运行为称为库伦阻塞效应。如果两个量子点通过一个结连接起来，一个量子点上的单个电子穿过能垒到另一个电子上的行为就称为量子隧穿。 ● 4. Dielectric confinement effect（介电限域效应）纳米微粒分散在异质介质中，由于 界面引起的体系介电增强的现象。 Chapter 2 一.Keywords 1.Clusters团簇 2.Nanoparticle纳米微粒 3.Supersaturated Vapor过饱和蒸气 4.Heterogeneous nucleation异相成核 5.Homogeneous nucleation均相成核 6.Magic Numbers幻（魔）数 二. 1.Basic concepts (Clusters; Magic Numbers; Nanoparticle ) 1）Clusters更小的纳米颗粒包含少于104个原子或分子 2）Magic Numbers具有异乎寻常的高质谱丰度的团簇原子数，它们一般代表着特殊的原子构象和几何模型。 3）Nanoparticle颗粒尺寸在1-100nm范围的固体颗粒，可以是非晶体、多晶体或单晶体 2.How to achieve supersaturation vapor?（怎样得到过饱和蒸汽） 1)采用音速或超音速膨胀技术对光化学气体进行物理冷却 2）采用气相化学或光化学反应的方法来制备非挥发、凝聚态的气体 3）直接采用热蒸发溅射或激光轰击的方法 3.Educe the formula of surface to volume ratio of clusters a liquid drop model (Ra 、n)Ra