纳米材料的力学性能.pptx

-100nm的粒子凝聚而成的三维块体。纳米固体材料的基本构成是纳米微粒加上它们之间的界面。物理上的界面不只是指一个几何分界面,而是指一个薄层,这种分界的表面(界面)具有和它两边基体不同的特殊性质。因为物体界面原子和内部原子受到的作用力不同,它们的能量状态也就不一样,这是一切界面现象存在的原因。4纳米固体材料的基本结构组成纳米晶体材料=晶粒组元+晶界组元纳米非晶材料=非晶组元+界面组元纳米准晶材料=准晶组元+界面组元纳米固体材料=颗粒组元+界面组元5纳米固体材料的界面组元界面组元体积分数假设纳米微粒的粒径d为5nm,界面平均厚度δ为1nm,且微粒为球体,则界面组元的体积分数Ct为:若取一微体积ΔV,假设单位体积内的界面组元面积为St,则ΔV内界面组元比表面积为:纳米材料晶界结构及特点纳米材料中晶界占有很大的体积分数,这是评定纳米材料的一个重要参数。:晶界的厚度,通常包括2~3个原子间距。:晶粒的直径:晶界体积分数假设晶粒的平均尺寸为5nm,晶界的厚度为1nm,则由上式可计算出晶界所占的体积分数为50%。晶粒/nm晶界厚度/nm晶粒个数/2×2×2m3晶界体积分数/%××。对纳米材料来说:晶界不仅仅是一种缺陷,更重要的是构成纳米材料的一个组元,即晶界组元(ponent)。已经成为纳米固体材料的基本构成之一,并且影响到纳米固体材料所表现出的特殊性能!晶界厚度与晶界体积分数的关系相同晶粒尺寸时,晶体结构不同导致晶界厚度不同。bcc结构晶界厚度:结构晶界厚度:、对金属和合金纳米材料来说,其结构不同,使得晶界厚度不同。2、对纳米复合陶瓷来说,合成方法不同,晶界厚度变化很大。9类气态模型Gleiter于1987年提出认为纳米微晶界面内原子排列既非长程有序,又非短程有序,而是一种类气态的,无序程度很高的结构。晶界的原子结构-一直存在争论:该模型与大量事实有出入,至1990年以来文献上不再引用该模型。10短程有序模型认为纳米材料的界面排列是有序的,与粗晶结构无区别。但进一步研究表明,界面组元的原子排列的有序化是局域性的,而且,这种有序排列是有条件的,主要取决于界面的原子间距ra和颗粒大小d,当时,界面组元的原子排列是局域有序的;反之,界面组元则为无序结构。