金屬納米微粒熱力學(xué)性能的尺寸效應(yīng)和形狀效應(yīng)研究.pdf

1、該研究旨在建立起全面描述金屬納米微粒熱力學(xué)性能的尺寸效應(yīng)和形狀效應(yīng)的理論模型,研究涉及以下內(nèi)容:(1)提出了一個新的無量綱的參數(shù)——"形狀因子"來描述納米微粒形狀差異對于基本性能的影響,給出了形狀因子明確的定義、計算方法;推導(dǎo)出了微粒尺寸、形狀因子、微?？傇訑?shù)、表面原子數(shù)以及比表面積等納米微?；颈碚髁恐g的定量關(guān)系式.(2)提出了一個新的納米微粒晶體形成模型,即納米微粒可以看作是從塊狀晶體中取出的一個納米尺度的粒子,按能量最低原理自

2、發(fā)達到熱力學(xué)平衡而形成.基于這個模型,推導(dǎo)出了納米微粒晶格參數(shù)的計算公式,公式的計算結(jié)果和實驗值符合得很好.(3)從結(jié)合能的基本概念出發(fā),提出了固體的結(jié)合能在數(shù)值上等于組成固體的所有原子在自由態(tài)時的表面能減去固體的表面能的表述,進一步建立了描述納米微粒結(jié)合能的表面能模型.(4)根據(jù)熔解溫度與結(jié)合能的關(guān)系,推導(dǎo)出了一個計算自由表面納米微粒熔解溫度的公式;對于鑲嵌在高熔點基體中并與基體形成共格界面的納米微粒,通過考慮基體原子對于納米微粒表面

3、原子成鍵的影響,推導(dǎo)出了計算非自由表面納米微粒熔解溫度的公式,并預(yù)測了這種非自由表面納米微粒的過熱現(xiàn)象.進一步推導(dǎo)出了預(yù)測自由表面納米微粒和鑲嵌在高熔點基體中并與基體形成共格界面的非自由表面納米微粒的熔解熵和熔解焓的計算公式.(5)通過考慮相圖計算公式中的基本參數(shù)——熔解溫度和熔解焓的尺寸效應(yīng)和形狀效應(yīng),研究了完全互溶的二元納米微粒系統(tǒng)的相圖.(6)基于納米微粒結(jié)合能的鍵模型,再根據(jù)結(jié)合能和空位形成能的關(guān)系,推導(dǎo)出了計算自由表面納米微粒