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一维Cu-Zn-Al合金纳米结构的研究

作　者: 刘双翼
导　师: 高后秀
学　校: 天津大学
专　业: 材料学
关键词: 一维Cu-Zn-Al合金纳米结构合金纳米颗粒类流态混沌运动
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

Cu-Zn-Al合金是一种性能优良,造价低廉的功能材料。对其进行研究时,在常温常压非真空条件下偶然制得了一系列全新的一维合金纳米结构包括合金纳米管、合金纳米线、合金纳米棒以及分散的零维合金纳米颗粒。随后,通过大量的对比实验摸索合金纳米结构的制备工艺,发现在常温常压下通过HNO3、HCl、H3PO4、HAC按不同比例构成的混合酸处理退火态Cu-Zn-Al合金可以制得合金纳米结构,同时通过大量对比实验排除了双喷电解抛光和离子减薄过程可能对合金纳米结构的生成起作用的怀疑。采用透射形貌分析,扫描形貌分析,选区衍射,EDX分析对制得的纳米结构进行了表征。制得的合金纳米管外径40nm左右,内径从几纳米到十几纳米不等,有顶端被纳米颗粒封闭的形貌,也有顶端开口的形貌;合金纳米线及纳米棒直径从10nm～40nm,最大长度可达数微米;合金纳米颗粒的粒径10nm～40nm,分散性较好。确定了纳米结构的组成与基体基本一致,均为Cu、Zn、Al元素,且合金纳米结构为多晶体。在对合金纳米结构的生长机理进行研究时,发现合金中存在的“类流态”胞区是常温常压下一维合金纳米结构得以生成的关键。通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪对“类流态”胞区合金原子的运动做了深入的研究,并通过对振荡胞区时间序列Lyapunov指数的计算、对时间序列进行相空间重构以及对其Poincare截面的分析,证明了胞区中原子所作的运动具有混沌特征的非线性振荡。由于“类流态”胞区的类液性,混沌运动特征,自组织特性为常温常压下一维合金纳米结构和纳米颗粒的形核,原料原子的来源,能量来源,定向生长提供了合理的解释,并提出了依据合金“类流态”运动的一维合金纳米结构生长模型。

全文目录

第一章绪论  7-28
  1．1 引言  7
  1．2 纳米科技与纳米材料  7-9
    1．2．1 纳米科技  7-8
    1．2．2 纳米材料的基本性质  8-9
  1．3 准一维纳米结构  9-22
    1．3．1 碳纳米管  10-14
      1．3．1．1 碳纳米管的结构  10-12
      1．3．1．2 碳纳米管的性能  12-13
      1．3．1．3 碳纳米管的应用  13-14
    1．3．2 非碳准一维纳米结构  14
    1．3．3 准一维非碳纳米结构的制备概述  14-22
      1．3．3．1 非碳纳米管的制备  14-17
      1．3．3．2 非碳纳米线的制备  17-22
  1．4 Cu-Zn-Al 合金  22-27
    1．4．1 合金的基本结构  22-23
    1．4．2 所用Cu-Zn-Al 合金的成分设计  23-27
  1．5 本论文研究的意义及创新点  27-28
第二章材料的制备与方法  28-31
  2．1 实验材料的制备  28
  2．2 试样的制备  28
  2．3 实验设备  28-29
  2．4 实验方法  29-31
第三章一维 Cu-Zn-Al 合金纳米结构  31-43
  3．1 引言  31-32
  3．2 一维Cu-Zn-Al 合金纳米管  32-35
  3．3 一维Cu-Zn-Al 合金纳米线及纳米棒  35-38
  3．4 合金纳米颗粒  38-41
  3．5 一维合金纳米分叉结构  41-43
第四章类流态与一维合金纳米结构生长机理  43-60
  4．1 引言  43-44
  4．2 Cu-Zn-Al 合金中的类流态  44-55
  4．3 一维Cu-Zn-Al 合金纳米结构生长的模型研究  55-60
    4．3．1 悬挂链生长模型  55-56
    4．3．2 类液生长模型  56-57
    4．3．3 拥挤生长模型  57-59
    4．3．4 讨论  59-60
第五章结论  60-61
参考文献  61-69
攻读硕士期间发表的论文  69-70
致谢  70

一维Cu-Zn-Al合金纳米结构的研究

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