1。1。1 温度对相变的影响
固态相变是研究各种固体组织结构的形成及其稳定性的一门学科[2]。当物质从一种相转变成了另外一种相,这种物质就发生了相变,而固体组织结构会随着温度等外在因素的影响发生改变,因而发生固态相变。例如,马氏体转变量与转变温度有着重要的联系,示意图如图1。2所示[2]。
图1。2 马氏体转变量与温度的关系[2]
图中Ms点为马氏体转变的起始温度,是奥氏体与马氏体之间两项自由能的差达到临界驱动力的温度,当奥氏体过冷到Ms点以下,马氏体开始发生速度极快的转变,但如果不能保持继续降温,马氏体转变也将停止进行。由此可见,温度对相变有着至关重要的作用。
1。1。2温度对晶粒尺寸的影响
热处理工艺,是通过加热、保温和冷却的手段,影响材料的晶粒尺寸,进而获得我们所需的组织及力学性能。在聚合物前驱体法制备尖晶石型LiMnO4 [3]的报道中,正说明了热处理温度对晶粒尺寸的影响。
LiMnO4是通过聚合物前驱体法以及在600到800℃下热处理8小时制备的。其晶体结构以及电化学性能被人们广泛的研究。随着温度的升高,其XRD衍射花样的峰值(图1。3)随之增大,比容量也随着热处理温度的增高而增长。
图1。3 LiMnO4在不同温度下热处理的XRD衍射花样[3]
而通过图1。4的扫描电子显微照片,我们可以发现,随着热处理温度的升高,此尖晶石的晶粒尺寸明显的变大。该实验中,随着制备的粒子尺寸的生长,将会导致其结晶度的增加。
图1。4 在(a)600℃,(b)700℃,(c)750℃以及(d)800℃
下热处理8小时后晶粒尺寸大小的扫描电子显微图像[3]
可见,随着热处理温度的升高,粒子的晶粒尺寸也会随之越来越大,温度对晶粒尺寸有着很大影响。
1。1。3温度对纳米晶晶粒尺寸的影响
通过上述可知,温度影响了晶粒尺寸。由此我们可以进一步的探究一下温度对纳米晶晶粒尺寸的影响。热处理温度对纳米晶氧化锌薄膜特性[4]也有着重要作用。氧化锌薄膜可以通过在室温下用电子束蒸发的方法在玻璃基片上生长,然后在不同温度下退火30分钟得到。在一系列的退火温度下,可以得到包括晶粒尺寸在内的薄膜的诸多结构特性。
在扫描电子显微镜(SEM)下可以观察到,在不同的退火温度下,氧化锌薄膜的表面形态也在发生着改变。随着退火温度的由低到高,我们可以很清楚的观察到,纳米晶氧化锌薄膜的晶粒尺寸也随着越来越大。这与XRD等观察手段通过分析得出的结论是相吻合的。由此我们可以得出,随着退火温度的增高,纳米晶晶粒尺寸会随之增大,这与之前温度和晶粒尺寸的关系是相符的。
图1。5 不同退火温度下(a。250℃,b。350℃,c。450℃,d。550℃)
纳米晶氧化锌薄膜晶粒尺寸的SEM图像[4]
综上所述,温度对材料组织结构的影响是显著的。介观上,温度的变化会影响材料内部的相变、晶粒尺寸等。微观上,温度的变化会影响位错等缺陷的相互作用(回复)、晶界可动性(再结晶发生的关键)等。论文网
1。2应变对材料组织结构的作用
众所周知,温度对材料的微观组织结构有着很大影响,这在之前已经论证。与温度形成对比的是,应变也能对材料的微观组织结构起到很重要的作用。晶界参与的晶间变形过程(晶界滑动/迁移、晶粒转动合并、晶界扩散等)是纳米晶材料的主要变形机制之一。应变可以诱导晶粒结构转变,产生合并长大等。应变对材料的影响,正是我们课题所要研究的主要方向和内容。