金屬Ti、Zr和Hf納米微粒結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)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(guò)考慮表面原子與內(nèi)部原子振動(dòng)能和振動(dòng)熵的差異、結(jié)合能與德拜溫度的尺寸形狀效應(yīng)以及表面張力對(duì)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(gè)普適的模型。利用該模型研究了HCP、FCC和BCC三種結(jié)構(gòu)的Ti，Zr和Hf納米微粒的吉布斯自由能及其結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，得到以下主要結(jié)論:
　　 (1) HCP、FCC和BC

2、C結(jié)構(gòu)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(yīng)隨著尺寸的減小而越來(lái)越明顯。
　　 (2)金屬Ti、Zr及Hf納米微粒的三種結(jié)構(gòu)HCP、FCC和BCC在一定條件下能相互轉(zhuǎn)變。當(dāng)尺寸不變時(shí)，隨著溫度的升高，Ti、Zr及Hf都將由低溫時(shí)的HCP結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷貢r(shí)的BCC結(jié)構(gòu);當(dāng)溫度不變時(shí)，隨著微粒尺寸的減小， HCP將轉(zhuǎn)變?yōu)镕CC結(jié)構(gòu)（或具有這種趨勢(shì)）。

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