納米孿晶銅顆粒的原位透射電子顯微鏡研究.pdf

1、材料的宏觀性能取決于其內(nèi)部結(jié)構(gòu),其中納米金屬顆粒的微結(jié)構(gòu)變化對納米材料力學(xué)性能的影響一直是人們研究的熱點(diǎn)。隨著位錯(cuò)理論的不斷發(fā)展和高分辨透射電子顯微鏡及各種附件的發(fā)明,人們可以對納米金屬顆粒的微結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行深入研究。
　　本實(shí)驗(yàn)采用氬離子轟擊銅環(huán)的方法得到納米孿晶銅顆粒。在室溫、無任何外加載荷的條件下,用JEM-2010型高分辨透射電子顯微鏡對單個(gè)納米孿晶銅顆粒進(jìn)行了長時(shí)間的、原位觀測,并記錄下一系列納米孿晶銅顆粒微結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化過

2、程的高分辨電子顯微圖像,用Digital Micrograph軟件和幾何相位分析方法對圖像進(jìn)行分析處理。
　　通過分析以二氧化硅薄膜為基底的納米孿晶銅顆粒的高分辨像證實(shí)直徑大于8納米的顆粒結(jié)構(gòu)也會發(fā)生重排,并且通過高分辨透射電子顯微鏡長時(shí)間的觀測,發(fā)現(xiàn)在入射電子束的輻照下,納米顆粒發(fā)生了整體的旋轉(zhuǎn);組成孿晶顆粒的亞晶粒的晶面在垂直于電子束入射方向的平面內(nèi)發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后的亞晶粒的晶面傾向于彼此相互平行,且平行于體積最大的

3、亞晶粒的晶面。結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的首先是位于納米顆粒中間位置的亞晶粒,但對于單個(gè)發(fā)生結(jié)構(gòu)重排的亞晶粒而言,結(jié)構(gòu)的改變卻先從亞晶粒的兩側(cè)開始向中央擴(kuò)散。通過分析納米顆粒的應(yīng)變圖譜證實(shí),結(jié)構(gòu)沒發(fā)生變化的亞晶粒中由拉應(yīng)變轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)變。通過觀察以環(huán)氧樹脂為基底的納米銅顆粒的高分辨像,證實(shí)了入射電子束對納米顆粒結(jié)構(gòu)變化的影響,并利用位錯(cuò)理論的知識分析了納米顆粒的體積增長、結(jié)構(gòu)變化和新孿晶的形成,還總結(jié)了納米銅顆粒生長變化速率的趨勢。納米顆粒生長隨時(shí)間的