块体亚稳钴金属的制备及其相变特性

admin · 发表于 2022-9-24 15:30:20

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雅宝题库解析：
纯Co金属具有两种晶体结构，在同素异构转变温度(420°C附近)以上保持面心立方(FCC)结构，而在该温度以下则保持密排六方(HCP)结构。然而在相当宽的尺度范围内，如9nm~10μm，Co微粒可以在室温下保持亚稳的FCC结构，不是普通块体Co金属通常具有的HCP结构。研究亚稳结构的稳定性，无论是对材料相变的学术研究还是对开发新型亚稳结构材料，都具有非常重要的价值。本文以四种微米级Co微粒作为研究对象，使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究晶体结构和显微形貌。对初始Co微粒采用不同条件的退火处理，研究退火对粉末态Co的晶体结构和显微形貌影响。将微粒用不同压力(200、300MPa)压结，采用不同的温度(600、700、800、900、1000、1200°C)、时间(1、2、4h)、气氛(真空、氢气)进行退火。观察退火后块体的晶体结构和显微形貌的变化，探索烧结块体晶体结构和显微形貌之间联系。采用手工砂纸磨或拉伸的方法，研究室温下亚稳块体在应力作用下的相变特性。XRD表明不同种类的Co微粒初始态不同。对于由HCP和FCC相混合组成的微粒，退火后可以发生HCP→FCC相变，选择合适的温度和时间可以使退火后微粒中HCP相含量最少。对于压结后的微粒，选用适当的条件进行退火处理，成功制备了室温下基本不含稳定HCP相的块体。SEM图像表明，低温退火，压结后的微粒能保持其初始形态，微粒之间相互连接形成空间网格结构；高温退火，压结后的微粒相互熔合长大，形成多孔的块体；氢气中的退火可以使微粒生长的更为充分。室温下亚稳块体在外加应力的作用下发生FCC→HCP相变，而其用砂纸磨比拉伸的方式相变发生的更彻底。根据表面能或界面能对马氏体相变动力学的影响规律，提出了FCC相的Co微粒和块体的形成机制是：微粒或块体表面能或界面能抑制了高温冷却过程中的马氏体相变。初步建立了微粒或烧结块体晶体结构和显微形貌之间联系。微粒表面张力或界面应力状态被外加应力改变，可以诱发发生FCC→HCP相变，可较好地解释亚稳块体在室温下对应力的敏感性。

块体亚稳钴金属的制备及其相变特性

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