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铝纳米晶的正电子湮没研究

物理学报 2014年第24期63卷 335-340页

作者：李裕罗江山王柱杨蒙生邢丕峰易勇雷海乐中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 西南科技大学材料科学与工程学院绵阳621010 武汉大学物理科学与技术学院武汉430070

采用自悬浮定向流-真空热压法,在不同压强下制得铝纳米晶材料,并利用X射线衍射(XRD)和正电子湮没寿命谱(PALS)分析手段对铝纳米晶的结构和微观缺陷进行表征.XRD分析表明:所制备的铝纳米晶的晶粒度为48 nm.PALS分析表明:铝纳米晶的微观... 详细信息

采用自悬浮定向流-真空热压法,在不同压强下制得铝纳米晶材料,并利用X射线衍射(XRD)和正电子湮没寿命谱(PALS)分析手段对铝纳米晶的结构和微观缺陷进行表征.XRD分析表明:所制备的铝纳米晶的晶粒度为48 nm.PALS分析表明:铝纳米晶的微观缺陷主要为类空位以及空位团,而微孔洞很少;短寿命τ1,中间寿命τ2以及其对应的强度I1,I2随压强变化而呈现阶段性变化;压制压强(P)低于0.39 GPa时制得的纳米晶空位团随压强的增加而逐渐转变为类空位;0.39 GPa P 0.72 GPa时,各类缺陷发生消除;P 0.72 GPa时,各类缺陷进一步发生消除.随压强的提高,铝纳米晶的密度增加,其显微硬度也明显增高.

关键词：自悬浮定向流技术真空热压法铝纳米晶正电子湮没寿命谱

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铝纳米晶的低温电阻率特性研究

铝纳米晶的低温电阻率特性研究

作者：孙丽俊西南科技大学

学位级别：硕士

铝因有良好的导热导电性、抗腐蚀性能、加工成型等特性而被广泛应用于工业、军事、航空航天等领域。随着科技发展,许多领域对材料性能的要求越来越高。而纳米级结构材料的相关性能得到显著提高,如块体铝纳米晶的硬度和强度相比于粗晶铝... 详细信息

铝因有良好的导热导电性、抗腐蚀性能、加工成型等特性而被广泛应用于工业、军事、航空航天等领域。随着科技发展,许多领域对材料性能的要求越来越高。而纳米级结构材料的相关性能得到显著提高,如块体铝纳米晶的硬度和强度相比于粗晶铝增大31倍。激光惯性约束聚变(ICF)物理实验要求选用的材料在低温环境中不仅要有良好的蓄冷能力,还需具备一定的抗辐照性。研究表明铝纳米晶的蓄冷能力和抗辐照性能都高于粗晶铝,从而使铝纳米晶有望成为ICF物理实验的一种主选材料。研究铝纳米晶低温电阻率特性,不仅可以完善纳米晶材料的物性特性,更有望发掘铝纳米晶的潜在应用价值。如:具有良好的抗辐射性、灵敏度以及选择性的铝纳米晶制成传感器能适应更加恶劣的工业环境;纳米级厚度的铝纳米晶薄膜能节省更多的空间,有望制成微型加热器等。为此,本文就铝纳米晶块体/薄膜电阻率随温度(8 K00 K)变化的相关规律展开初步研究,主要研究成果有:(1)温度在8 K0 K范围内,粗晶铝电阻率随温度变化呈现出T4规律。由于电子的平均自由程远大于晶粒尺寸,形成晶界/表面电子-声子散射,从而使铝纳米晶低温电阻率随温度变化不仅呈现出T4变化,还呈现出显著的T3变化。(2)当温度高于120 K时,由于电子平均自由程小于晶粒尺寸,晶界/表面效应对电子输运过程没有影响,铝纳米晶和粗晶铝一样,其电阻率随温度呈线性增加趋势。(3)铝纳米晶块体颗粒之间存在大量孔洞等缺陷,增大电子散射概率;而且铝纳米颗粒表面包裹着非晶氧化铝层,降低电子平均浓度,从而使铝纳米晶块体残余电阻率(5.24×10-4Ω·m)比粗晶铝(2.01×10-10Ω·m)高5个数量级。(4)随着铝纳米晶薄膜厚度的增加,平均晶粒尺寸增加,则电子与晶内声子散射几率增大,被晶界散射的概率降低。铝纳米晶薄膜晶界电子-声子散射形成的T3项的系数随着厚度的增加而降低,晶内电子-声子散射产生的T4项的系数随着厚度的增加而增加,即晶内电子-声子散射强度随着厚度的增加而增强,晶界电子-声子散射强度逐渐变弱。(5)由于表面散射、晶界散射、晶内缺陷散射和杂质散射,使铝纳米晶薄膜残余电阻率比粗晶铝的残余电阻率大2个数量级,并且残余电阻率随着薄膜厚度的增加而降低。当薄膜厚度低于电子平均自由程及晶粒尺寸时,影响薄膜残余电阻率的主要散射机制为电子-表面散射。当薄膜厚度大于晶粒尺寸时,残余电阻率随厚度变化不明显,表明电子-表面散射对薄膜残余电阻率影响很弱。由于铝纳米晶薄膜中纳米颗粒紧密相连,薄膜致密度高,孔洞等宏观缺陷含量低,则铝纳米晶薄膜残余电阻率(8.69×10-8Ω·m)小于铝纳米晶块体残余电阻率(5.24×10-4Ω·m)。

关键词：铝纳米晶电子-声子散射低温电阻率四探针法

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约束弧等离子体制备不同形貌的铝纳米晶

材料热处理学报 2011年第2期32卷 30-33页

作者：魏智强闫晓燕张材荣杨华闫鹏勋兰州理工大学甘肃省有色金属新材料国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学理学院甘肃兰州730050 兰州大学物理科学与技术学院甘肃兰州730000

在惰性气氛下,采用约束弧等离子体技术制备了不同形貌的铝纳米晶,研究了工艺参数对纳米晶形貌的影响,并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(SAED)、X射线能量色散分析谱仪(XEDS)对样品的形貌、晶体结构、成分... 详细信息

在惰性气氛下,采用约束弧等离子体技术制备了不同形貌的铝纳米晶,研究了工艺参数对纳米晶形貌的影响,并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(SAED)、X射线能量色散分析谱仪(XEDS)对样品的形貌、晶体结构、成分进行表征。同时对纳米晶的形成机理进行了探讨。实验结果表明,气体压力、气体流量和反应时间是影响纳米晶形貌的主要因素,通过控制工艺参数,可以得到不同性能的铝纳米晶,从而实现铝纳米晶的可控制备。

关键词：铝纳米晶等离子体形貌形成机理

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铝纳米晶体低温比热容研究

人工晶体学报 2014年第3期43卷 676-681,697页

作者：李裕罗江山易勇朱海峰甘智华吉晓春雷海乐西南科技大学材料科学与工程学院绵阳621010 中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 浙江大学制冷与低温研究所杭州310027

采用真空热压烧结技术将平均晶粒尺寸约为52 nm的纳米铝粉末压制成铝纳米晶体材料。利用透射电镜、X射线能谱、X射线衍射、扫描电镜与综合物性测试仪(PPMS)等分析测试手段,表征了纳米铝粉和铝纳米晶体的结构特征,并研究了低温下铝纳米... 详细信息

采用真空热压烧结技术将平均晶粒尺寸约为52 nm的纳米铝粉末压制成铝纳米晶体材料。利用透射电镜、X射线能谱、X射线衍射、扫描电镜与综合物性测试仪(PPMS)等分析测试手段,表征了纳米铝粉和铝纳米晶体的结构特征,并研究了低温下铝纳米晶体的比热容(Cnano)随温度(T)的变化关系。研究结果表明:由于表面、晶界等缺陷的影响,铝纳米晶体的低温比热容随温度呈现出明显不同于粗晶的变化规律,其变化关系已不完全遵守德拜T3定律,且呈现出T2.5规律变化。根据纳米晶表面/界面和内部原子对晶格比热容的不同贡献,发现纳米晶相对于粗晶铝的比热容增量在温度80 K左右出现一个峰值。基于铝纳米晶体材料的结构特征和振动模式,本文探讨了产生这些现象的物理机理。

关键词：铝纳米晶热压烧结低温比热容