1、纳米材料纳米材料1 液态金属微观结构的纳米晶粒模型液态金属微观结构的纳米晶粒模型1.1 液态金属的短程有序结构液态金属的短程有序结构1.2 机械合金化制备的纳米非晶颗粒机械合金化制备的纳米非晶颗粒1.3 液态金属纳米晶粒模型的建立液态金属纳米晶粒模型的建立1.4 液态金属纳米晶粒模型的应用液态金属纳米晶粒模型的应用1.5 结论结论1.6 需做的工作需做的工作1.3 液态金属纳米晶粒模型的建立液态金属纳米晶粒模型的建立(2)n可以设想：可以设想：液态金属的短程有序结构与机械合金化液态金属的短程有序结构与机械合金化制备的非晶颗粒的结构相类似制备的非晶颗粒的结构相类似 原子团簇尺寸为几十纳米；原子团
2、簇尺寸为几十纳米；具有某种晶体结构具有某种晶体结构;存在严重的晶格畸变存在严重的晶格畸变;表面原子畸变更加严重。表面原子畸变更加严重。n称其为纳米晶粒模型。称其为纳米晶粒模型。1.3 液态金属纳米晶粒模型的建立液态金属纳米晶粒模型的建立(3)n原子团簇中的畸变原子团簇中的畸变 在液态金属中存在着热振动和振动中心在液态金属中存在着热振动和振动中心(平衡位平衡位置置)偏移造成的畸变。以振动中心的偏移造成的畸变偏移造成的畸变。以振动中心的偏移造成的畸变为主。为主。原子团簇的表面原子的畸变大于原子团簇内部原原子团簇的表面原子的畸变大于原子团簇内部原子的畸变。子的畸变。n原子团簇中原子在不同位置上出现的
3、概率原子团簇中原子在不同位置上出现的概率 随着原子偏离平衡位置距离的增加而降低。随着原子偏离平衡位置距离的增加而降低。1.3 液态金属纳米晶粒模型的建立液态金属纳米晶粒模型的建立(4)n晶面间距的变化晶面间距的变化 正常点阵的晶面间距的概率最大，偏离正常点阵正常点阵的晶面间距的概率最大，偏离正常点阵的晶面间距的概率随偏离距离的增加而减小。的晶面间距的概率随偏离距离的增加而减小。n衍射角的变化衍射角的变化 以正常点阵的衍射峰位最强，其变化规律和与之以正常点阵的衍射峰位最强，其变化规律和与之相对应的晶面间距的变化规律相同。相对应的晶面间距的变化规律相同。n概率的选择概率的选择 正态分布规律：正态分
4、布规律：222/)(e21)(xxf1.3 液态金属纳米晶粒模型的建立液态金属纳米晶粒模型的建立(5)mitgCitgCePIIi11)(2)22(12)(21222)(2)22(2222tgCePtgCi)(1 2sDA(1)1.3 液态金属纳米晶粒模型的建立液态金属纳米晶粒模型的建立(6)dd22arcsin晶格膨胀的处理(2)1.4 液态金属纳米晶粒模型的应用液态金属纳米晶粒模型的应用(1)n1.4.1 fcc Cu的X射线衍射强度图5 液态Cu的X射线衍射强度曲线与由固态Cu的衍射峰宽化而得的强度曲线的比较。102030405060708090 Intenstity/arb.u.2/d
5、eg.a b Mo K c 044.1/2dd1300 1.4.2 fcc Cu的径向分布函数的径向分布函数0.10.20.30.40.50.6051015202530 r/nmR DF图6 Cu的径向分布函数abc1.4.3 fcc Al的的X射线衍射强度射线衍射强度102030405060708090ab Intensity/arb.2/deg.MoK 图7 1250液态Al的X射线衍射强度曲线与由fcc固态Al的衍射峰宽化而得的强度曲线的比较。1.4.4 bcc Al的的X射线衍射强度射线衍射强度1020304050607080 Intensity/arb.U2/deg.Mo K b a
6、 1020304050607080 Intensity/arb.U2/deg.Mo K b a 图8 1250液态Al的X射线衍射强度曲线与由bcc固态Al的X射线衍射峰宽化而得的强度曲线的比较。98.0/2dd1.4.5 bcc Al的径向分布函数的径向分布函数0.10.20.30.40.50.60510152025 r/nmRDFcba图9 Al 的径向分布函数1.4.6 Al65Cu20Fe15准晶合金准晶合金X射线衍射强度射线衍射强度102030405060708090cbaMo K abr.u.2/deg.图图10 1400液态液态Al65Cu20Fe15准晶合金的准晶合金的X射线衍
7、射强度曲线射线衍射强度曲线与由其固态与由其固态X射线衍射峰宽化而得的强度曲线的比较。射线衍射峰宽化而得的强度曲线的比较。06.1/2dd1.5 结论结论n说明建立的液态金属的纳米晶粒模型对于说明建立的液态金属的纳米晶粒模型对于Cu、Al和准晶和准晶Al65Cu20Fe15合金来说是成立的；合金来说是成立的；n说明液态说明液态Cu的原子团簇的短程有序结构与固态的原子团簇的短程有序结构与固态Cu的结构是相关的，即同为的结构是相关的，即同为fcc结构；结构；nAl在熔化过程中发生了结构的变化，由在熔化过程中发生了结构的变化，由fcc转变转变成了成了bcc；n准晶准晶Al65Cu20Fe15合金的液态
8、短程有序结构是二合金的液态短程有序结构是二十面体。十面体。1.6 需做的工作需做的工作n固态下金属某种晶格的固态下金属某种晶格的X射线峰的计算。射线峰的计算。n计算出的液态峰与实验值一致性判断的评估。计算出的液态峰与实验值一致性判断的评估。2 液态金属电磁特性的测量液态金属电磁特性的测量n2.1 测量仪器的原理图测量仪器的原理图n2.2 液态金属电磁特性的初步测量液态金属电磁特性的初步测量n2.3 需做的工作需做的工作2.1 原理图原理图1和和12：初级线圈；：初级线圈；4和和9：次级线圈；：次级线圈；3和和10：铁心；：铁心；2：样品；：样品；5：计算机；计算机；6：整流滤波；：整流滤波；7
9、：交流毫伏放大；：交流毫伏放大；8：电阻负载；：电阻负载；11：参照样品；参照样品；13：交流信号发生器。：交流信号发生器。2.2 液态金属电磁特性的初步测量液态金属电磁特性的初步测量(1)30040050060070080090010001100120013001400-5-4-3-2-10 电压/V温度/铸铁铸铁2.2 液态金属电磁特性的初步测量液态金属电磁特性的初步测量(2)3004005006007008009001000110012001300-1.4-1.2-1.0-0.8-0.6-0.4 电压/V温度/纯铝纯铝2.3 需做的工作需做的工作n进一步实验，检验仪器的重复性；进一步实验
10、，检验仪器的重复性；n结合结合X射线衍射仪，分析液态金属的高过热和射线衍射仪，分析液态金属的高过热和深过冷的结构演变；深过冷的结构演变；3 过冷甩带（未完成）过冷甩带（未完成）n合金：合金：Cu70Ni30n措施：石英管包裹玻璃措施：石英管包裹玻璃n现象：吹不出来现象：吹不出来4 计划中的工作计划中的工作n4.1 Cu70Ni30合金液固两相区的合金液固两相区的X射线衍射射线衍射4 计划中的工作计划中的工作n4.2 高过热液态高过热液态X射线衍射实验，样品选定为：射线衍射实验，样品选定为：锑（锑（Sb）、铅（）、铅（Pb）和铋（）和铋（Bi）。）。样品样品熔点熔点沸点沸点液态区液态区2/3处处Sb630.513801130Pb327.317441271Bi271.315601130谢谢！谢谢！
