第九章 材料的亚稳态
亚稳态材料的制备与变形行为
亚稳态材料的制备与变形行为亚稳态材料是指具有非平衡结构或性质的材料。
相比于稳定态材料，亚稳态材料具有更高的结构能量，因此在温度、压力或合金化等外界条件的作用下，亚稳态材料更容易发生结构变化。
亚稳态材料的制备与变形行为一直是材料科学领域的研究热点之一。
亚稳态材料的制备主要有两种方法：热处理和机械变形。
热处理是指通过高温处理材料，使其形成亚稳态结构。
在热处理中，材料会经历相变过程，例如固溶、析出等。
通过控制温度、时间和冷却速率等参数，可以调控材料的亚稳态结构，从而改变其性能。
机械变形是指通过外力作用，使材料发生塑性变形，从而形成亚稳态结构。
在机械变形过程中，材料的晶粒会发生重塑、形貌平坦化等现象，从而得到新的结构。
亚稳态材料的变形行为是指材料在外力作用下的变形规律。
亚稳态材料具有较高的位错密度和晶界能量，因此在变形过程中会表现出特殊的力学行为。
例如，亚稳态材料的硬化行为明显，即受力后材料会变得更难形变。
这是因为位错在亚稳态材料中容易形成和运动，导致材料的结构变得更加复杂。
此外，亚稳态材料还具有较高的延展性和断裂韧性，使其适用于一些需要高强度和高韧性的工程应用。
亚稳态材料的制备和变形行为在材料科学和工程领域有着广泛应用。
例如，通过制备亚稳态材料可以提高材料的性能，从而满足不同工程应用的需求。
亚稳态材料还可以用于制备新型器件和电子元件，提高其性能和稳定性。
此外，亚稳态材料的制备和变形规律也是设计新材料和改进工艺的重要依据。
然而，亚稳态材料的制备和变形行为也存在一些挑战和问题。
首先，亚稳态材料的制备需要严格的工艺条件和控制，包括温度、压力和合金元素等。
制备过程中的一点偏差都可能导致材料结构的恢复或不稳定性。
其次，亚稳态材料的变形行为受多种因素影响，如温度、应变速率和合金元素等。
如何准确描述和预测亚稳态材料的变形行为仍然是一个挑战。
综上所述，亚稳态材料的制备与变形行为是一门复杂而又重要的研究领域。
通过热处理和机械变形可以制备出具有非平衡结构或性质的材料，从而改变其性能。
第9章-发光材料ppt课件
• 二、发光材料的发光特征 • 1、颜色特征
• 不同发光材料有不同的发光颜色。
材料的发光光谱(又称 发射光谱)可分为下列 三种类型：宽带、窄 带、线谱。
宽带:半宽度～ 100nm 窄带:半宽度～ 50nm 线谱:半宽度～ 0.1nm
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稀土发光材料
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• 2、发光强度特征
• 热辐射与冷光。
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发光材料品种很多，按激发方式发光材料可以分为：
（1）光致发光材料：发光材料在光（通常是紫外光、 红外光和可见光）照射下激发发光。
（2）电致发光材料：发光材料在电场或电流作用下 的激发发光。
（3）阴极射线致发光材料：发光材料在加速电子的 轰击下的激发发光。
（4）热致发光材料：发光材料在热的作用下的激发 发光。
电子逐渐逸出，跳回价带并发射光子。
• 具有缺陷的某些复杂的无机晶体物质，在光激发 时和光激发停止后一定时间内 (>10-8 s) 能够发光， 这些晶体成为磷光材料。
• 磷光材料的主要组成部分是基质和激活剂两部分。
用作基质的有第Ⅱ族金属的硫化物、氧化物、硒
化物、氟化物、磷酸盐、硅酸盐和钨酸盐等，如
ZnS、BaS、CaS、CaWO3、Ca3(PO4)2用来作激活
• （3）两个敏化中心被激发，把激发能按先后顺序或同 时传递给发光中心，使其中处于基态的电子跃迁到比 激发光光子的能量更高的能级，然后驰豫下来发出波 长短得多的光。
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• 四、光致发光材料的应用
• 主要用于显示、显像、照明和日常生活中。 如荧光化妆品、荧光染料等。
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亚稳态的原理产生原因危害解决办法与系统可行性
亚稳态的原理产生原因危害解决办法与系统可行性亚稳态（Meta-stability）是指系统处于一个非平衡态，虽然在一段时间内保持相对稳定，但随时可能转变为另一种更稳定的态。
亚稳态在物理、化学、材料科学等领域中都有广泛的应用和研究。
亚稳态的产生原因可以归结为以下几个方面：1.环境条件的变化：当系统受到外界条件的扰动时，可能导致原先平衡态的变化，使系统进入亚稳态。
2.动力学限制：在一些情况下，系统需要经过一系列的中间状态才能到达最稳定态，但由于动力学限制的存在，系统可能很难达到最稳定态，而停留在亚稳态。
3.改变能势面：一些材料或化合物的能势面可能发生改变，使得系统处于亚稳态。
亚稳态对系统的危害可以体现在以下几个方面：1.可能导致系统在不稳定的状态下工作，增加系统的故障率和风险。
2.影响系统的性能和效率，降低系统的工作效果。
3.可能导致系统损坏或失效，造成经济损失或安全隐患。
针对亚稳态的产生和危害，可以采取以下一些解决办法：1.提高稳定性：通过改变系统的结构、材料或设计，增加系统的稳定性，降低进入亚稳态的可能性。
2.优化控制策略：采用合适的控制策略，对系统进行监测和调整，及时发现和纠正亚稳态，保持系统处于稳定状态。
3.强化系统维护：加强对系统的维护和保养，定期检查和维修系统，确保系统的正常运行和稳定性。
此外，对系统可行性的评估和分析也是解决亚稳态问题的重要一环。
系统可行性研究包括对系统的技术、经济和社会等多个方面进行分析和评估，确保系统在实际应用中能够稳定、高效地运行，并且满足相关的技术、经济和社会要求。
在解决亚稳态问题时，需要对系统的稳定性、成本效益、可靠性、安全性等进行综合评估，确定解决问题的可行方案，并在实际应用中进行验证和调整。
总之，亚稳态是一个具有挑战性的问题，对系统的稳定性和性能有着重要的影响。
通过深入探究亚稳态的原理和产生原因，并采取适当的措施和方法，可以有效地解决亚稳态问题，提高系统的稳定性和可行性。
材料科学基础-材料的亚稳态
材料科学基础-材料的亚稳态(总分：180.00，做题时间：90分钟)一、论述题(总题数：18，分数：180.00)1.从内部微观结构角度简述纳米材料的特点。
（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的性能有突变的材料。
按维数分，纳米材料的基本单元可分为3类：(1)零维，指在空间三维尺寸均处在纳米尺度，如纳米粉体材料；(2)一维，指在空间有二维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等；(3)二维．指在三维空间中有一维处在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等。
由于纳米微粒的超细尺寸，它与光波波长、中子波长、平均自由程等为同一数量级，因此量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧穿效应，以及体积分数超过50%晶界结构的影响使纳米材料呈现出特殊的力学、物理和化学性能。
)解析：2.试分析的Ni3Al粒子尺寸对Ni-Al合金流变应力影响的作用机制。
（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(此例中的Ni3Al纳米颗粒是作为第二相分布于基体中的，故应以第二相微粒的弥散强化机制来分析之。
)解析：3.说明晶体结构为何不存在5次或高于6次的对称轴?（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(5次或高于6次对称轴不能满足阵点周围环境相同的条件，不具有平移对称性，不能实现有规则周期排列的晶体结构。
亚稳态产生的原因
亚稳态产生的原因一、引言亚稳态是指物质在短时间内（通常是几纳秒至几微秒）形成的不稳定状态，这种状态可能会转化为更稳定的状态或者持续存在一段时间后消失。
亚稳态现象在自然界和人工合成材料中都有广泛的应用。
二、亚稳态产生的原因1. 能量障碍能量障碍是指物质从一个状态转化到另一个状态所需要克服的能量差异。
当物质处于高能态时，其能量障碍较低，容易发生转化；而当物质处于低能态时，其能量障碍较高，转化则比较困难。
因此，在某些情况下，物质会形成亚稳态，因为它们处于高能态并且需要克服相对较低的能量障碍才能达到更稳定的状态。
2. 动力学限制动力学限制是指物质从一个状态到另一个状态所需时间过长而无法实现。
例如，在晶体生长中，若晶体表面没有足够多的活跃位点或者生长速率过慢，则晶体可能会形成亚稳态。
3. 界面影响界面影响是指物质在不同相之间的交界处所受的影响。
当物质处于界面处时，其能量状态可能会发生变化，从而形成亚稳态。
例如，在合金中，当两种不同的金属相遇时，它们可能会形成亚稳态。
4. 外部条件影响外部条件也可以影响物质形成亚稳态。
例如，在高温高压下，某些物质可能会形成亚稳态。
此外，辐射、电场和磁场等外部条件也可能导致物质形成亚稳态。
三、亚稳态的应用1. 新材料研究由于亚稳态材料具有特殊的性能和结构，因此被广泛应用于新材料研究领域。
例如，在电子器件中使用亚稳态材料可以提高设备性能和可靠性。
2. 生命科学研究生命科学领域也利用了亚稳态现象。
例如，在药物设计中使用亚稳态化合物可以提高药效，并且可以通过控制药物分解速率来调节药效。
3. 工业生产在工业生产中，利用亚稳态现象可以制备具有特殊性能的材料。
例如，在纳米材料制备中，利用亚稳态现象可以控制纳米颗粒的大小和形状。
四、结论亚稳态现象是物质在短时间内形成不稳定状态的现象，其产生原因包括能量障碍、动力学限制、界面影响和外部条件影响等。
亚稳态现象在新材料研究、生命科学研究和工业生产等领域都有广泛应用。
工程力学(材料力学部分第九章)
Pcr
2EI ( l)2
临界应力
cr
Pcr A
2EI ( l)2 A
将惯性矩写为
I i2A
i 惯性半径
cr
2Ei2 A ( l)2 A
2E l 2
i
16
将惯性矩写为
I i2A
i 惯性半径
cr
2Ei2 A ( l)2 A
2E
l
2
i
柔度 (长细比)
l
i
柔度 是压杆稳定问题中的一个重要参数，它全
5) 校核 n = Pcr /P nst 是否成立。
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1 稳定校核问题
1) 计算 1 ， 2， ；
2) 确定属于哪一种杆(大柔度杆，中柔度杆， 小柔度杆) ；
3) 根据杆的类型求出 cr 和 Pcr ;
4) 计算杆所受到的实际压力 P； 5) 校核 n = Pcr /P nst 是否成立。 2 确定许可载荷 前3步同稳定校核问题； 4) P Pcr / nst 。
其中，A为杆中点的挠度。 l
A的数值不确定。
欧拉公式与精确解曲线
精确解曲线
P 1.152Pcr时，
0.3l
理想受压直杆 非理想受压直杆
11
§9. 3 其他支座条件下细长压杆的临界压力
1 一端固支一端自由的压杆 由两端铰支压杆的临界 压力公式
2EI
Pcr (2l)2
2 一端固支一端滑动固支 （简称为两端固支）
P
n2 2EI
l2
因为临界压力是微弯平衡状态下的最
小压力， 所以，应取 n = 1 。
Pcr
2EI
l2
欧拉公式
这就是两端铰支细长压杆的临界压力公式。
亚稳态分子间复合材料
亚稳态分子间复合材料哎呀，今天咱们聊聊一个挺有趣的话题，亚稳态分子间复合材料。
听起来好像很高深，但其实也不难懂，像个科学家的梦一样神秘又迷人。
咱们先来看看这“亚稳态”是个啥。
简单来说，它就是一种状态，稳定性不高，却又能在特定条件下维持。
就像夏天的冰淇淋，放在外面没多久就融化了，但在冰箱里可好好呆着呢。
要是把这个道理运用到材料上，真是有趣得很。
想象一下，咱们的生活中处处都离不开材料。
就拿咱们每天用的手机来说，它里面的材料可谓是五花八门，各种分子在里面调皮捣蛋，搞得神秘兮兮的。
亚稳态分子间复合材料就是把这些小家伙们结合起来，形成一种新材料。
这新材料不仅强度高，还轻便，真是如虎添翼，想象一下，未来的手机，轻得像羽毛，但耐摔得跟铁块一样，简直美妙。
咱们再说说这复合材料的好处，简直就像开了个宝箱。
它们的性能可以根据需求来调节，听起来是不是很科幻？就像选菜一样，今天想吃点咸的，明天又想来点甜的，复合材料可以按照需求来“调味”。
这要是用在建筑上，那真是有救了，能根据气候变化，调节房屋的温度和湿度。
冬天保暖，夏天降温，活脱脱一个“智能家居”。
你可能会问，这材料怎么做出来的呢？嘿，其实这就像做饭，得有好的食材。
科学家们把不同的分子像拼图一样拼到一起，利用化学反应和物理作用，让它们形成一个新家族。
就像老妈做的杂烩饭，什么都有，但最后的味道却能让你流连忘返。
通过这样的方式，亚稳态分子间复合材料不仅能保持性能，还能增加韧性，减少脆性。
说白了，越强越好，谁不喜欢呢？别忘了这亚稳态的性质。
它在变化的时候，可能会发生一些神奇的事情，就像魔法一样。
有些材料在外部条件改变的时候，能够在瞬间调整自己的结构，释放出能量，真的是不可思议。
想象一下，像变色龙一样，能根据环境的变化而改变自己的外表，太酷了吧！不过，这东西也不是说有就有的。
咱们说的亚稳态复合材料在实际应用中还得面临不少挑战。
比如，制造过程需要高精度，技术门槛高得像珠峰，没点真本事可不行。
物理化学中的亚稳态体系
物理化学中的亚稳态体系亚稳态是指体系在热力学上处于不稳定状态，但由于各种因素的影响，使得体系保持一定的稳定性。
在物理化学中，亚稳态是一个非常重要的概念，因为它们不仅能够帮助我们更好地理解物质的性质和行为，而且还可以被用来制备出一些有用的功能材料。
1. 亚稳态体系的定义亚稳态体系是指化学体系在热力学上处于不稳定状态，但由于各种影响，使得它在一定时间内能够保持一定的稳定性。
由于亚稳态体系处于热力学不稳定状态，因此体系的熵很高，而且通常会发生相变。
但是，由于体系的能量较低，因此它在一定条件下可以稳定存在一段时间。
2. 亚稳态体系的分类根据体系的热力学状态和化学成分，亚稳态体系可以分为以下几类：(1) 亚稳态晶体：晶体是一种稳定的物态，但是有时候晶体由于物理条件或者化学成分的不同，会表现出亚稳态。
例如，冰是一种稳定的晶体，在0摄氏度以下时，冰会变得亚稳态。
此外，一些金属氧化物和硅酸盐的晶体也常常表现出亚稳态。
(2) 亚稳态溶液：一些固体物质在溶液中可以表现出亚稳态。
例如，亚稳态超饱和溶解度是指一种物质在溶液中的浓度高于其饱和溶解度，但由于溶液中的某些因素影响，该物质仍能够稳定存在。
(3) 亚稳态态热液体：高温、高压下的某些化学反应会导致亚稳态态热液体的形成。
亚稳态态热液体通常具有高能量、高反应活性和高化学反应速率等特性。
3. 亚稳态体系的应用亚稳态体系在制备新材料和开发新应用方面具有广泛的应用。
利用亚稳态体系可以制备出具有特定性质的功能材料，如锂电池电极材料、储能材料、光电材料和超导材料等。
此外，其在催化和反应动力学中的应用也是非常重要的。
例如，利用亚稳态催化剂可以提高反应速率、选择性和活性，因此有助于实现高效、环保和经济的化学过程。
总之，亚稳态体系是物理化学中的一个重要概念，它有助于我们更好地理解物质的性质和行为，并且还可以被用来制备出一些有用的功能材料。
尽管亚稳态体系存在着一定的困难和挑战，但我们相信，未来会有越来越多的亚稳态体系被发现和应用。
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9.2.2准晶的形成
并非各种合金都能形成准晶。准晶中仅少数为稳态相， 大多数准晶相均为亚稳态。准晶主要通过快冷方法形成。 离子注入混合或气相沉积等途径也能形成准晶。
准晶的形成过程包括形核和生长两个过程，故采用 快冷法时其冷速要适当控制，冷速过慢则不能抑制结 晶过程而会形成结晶相；冷速过大则准晶的形核生长 也被抑制而形成非晶态。此外，其形成条件还与合金 成分、晶体结构类型等多种因素有关，并非所有的合 金都能形成准晶，这方面的规律还有待进一步探索和 掌握。
9.3.2非晶态的结构
具有密堆结构，具有一定的有序度。
合金 原子对 P-Co Co-Co B-Fe Fe-Fe 平均原子间距(nm) 0.232 0.254 0.214 0.257 配位数 8.9 10.0 8.6 12.4
9.2.1准晶的结构
准晶的结构既不同于晶体、也不同于非晶态。准晶结构有多种 形式，就目前所知可分成下列几种类型： a．一维准晶 这类准晶相常发生于二十面体相或十面体相与结晶相之间发生 相互转变的中间状态，故属亚稳状态。 b．二维准晶 它们是由准周期有序的原子层周期地堆垛而构成的，是将准晶 态和晶态的结构特征结合在一起。 c．二十面体准晶 可分为A和B两类。A类以含有54个原子的二十面体作为结构单 元；B类则以含有137个原子的多面体为结构单元；A类二十面体 多数是铝-过渡族元素化合物，而B族极少含有过渡族元素。
9.3 非晶态材料
9.3.1非晶态的形成 由液相快冷形成。 由固态直接形成,如离子注人、高能粒子轰击、高能球 磨、电化学或化学沉积、固相反应等。
由气相形成。
1、由液相凝固形成非晶 （1）液相合金快速冷却，原子扩散迁移受阻，形成非晶 合金由液相转变为非晶态（金属玻璃）的能力，既决定于冷却 速度也决定于合金成分。 理论计算表明：纯金属获得非晶的最小冷却速率约需1012～ 1013K/s。某些合金获得非晶的最小冷速低于107K/s。 获得非晶的合金成分往往处于共晶成分附近。 合金成分与形成非晶能力的关系是一个十分复杂的问题，目 前还未能得出较全面的规律，除了从熔体急冷可获得非晶态之外 ，晶体材料在高能幅照或机械驱动（如高能球磨、高速冲击等剧 烈形变方式）等作用下也会发生非晶化转变，即从原先的有序结 构转变为无序结构（对于化学有序的合金还包括转为化学无序状 态），这类转变都归因于晶体中产生大量缺陷使其自由能升高， 促使发生非晶化。 （2）由液相反应形成非晶 如次亚磷酸钠还原镍形成镍-磷非晶；硼氢化钠还原铁形成非晶铁。
平衡态。根据热力学，材料体系应处于平衡态。但由于动力学 的原因，材料体系可能处于相对稳定的非平衡态，即亚稳态。
亚稳态：体系高于平衡态时自由能的状态的一种非
平衡。
当材料所处状态不同时，往往具有不同的性能。可根据对材料性
能的需要使其处于包括各种亚稳态在内的不同状态。
不稳定态 亚稳态
亚稳态 稳态
非平衡的亚稳态大致有以下几种类型：
亚稳态准晶在一散激活能相近。稳态准晶相在加热时不发生晶化 转变，例如Al16Cu2Fe为二十面体准晶，在845℃长 期保温不发生转变。 准晶也可从非晶态转化形成。例如AI－Mn合金 经快速凝固形成非晶后，在一定的加热条件下会转 变成准晶，表明准晶相对于非晶态是热力学较稳定 的亚稳态。
金属 金属 Cu Cu Pd Pd Fe Fe Pd Pd Pd Pd Fe-1.8%C Fe-1.8%C Cu Cu Fe Fe Sb Sb Al Al Ag于Cu中 Ag于Cu中 Cu自扩散 Cu自扩散
多晶 多晶 16 16 0.24 0.24 7.9 7.9 123 123 43 43 700 700 83 83 222 222 -1 -1 1.2 1.2 2.0 2.0 2.04 2.04
纳米晶材料可由多种途径形成，主要归纳于以下四方面。 （1）以非晶态（金属玻璃或溶胶）为起始相，使之在晶化过程中 形成大量的晶核而生长成为纳米晶材料。 （2）对起始为通常粗晶的材料，通过强烈地塑性形变（如高能球 磨、高速应变、爆炸成形等手段）或造成局域原子迁移（如高 能粒子辐照、火花刻蚀等）使之产生高密度缺陷而致自由能升 高，转变形成亚稳态纳米晶。
单晶 单晶 18 18 7.5 7.5 215 215 -0.03 -0.03 -
纳米晶 纳米晶 31 31 0.37 0.37 6 6 88 88 32 32 8000 8000 185 185 130 130 20 20 3.2 3.2 0.39 0.39 0.64 0.64
9.1.3 纳米晶材料的形成
图2-6 钨酸铋分级巢状结构的形成机理 示意图
anisotropic growth and face-inhitibited function of PVP
hierarchical nest-like Bi2WO6 PVP nanoparticle nanoplate
图2-8 (a)可见光照射下分级巢状结构钨酸铋作催化剂时降解RB的浓度和时间关系的曲线图；(b) 不同的条件下RB降解的浓度和时间关系的曲线图。(A) 分级巢状钨酸铋结构作为光催化剂 (B)钨酸铋 纳米片作为光催化剂 (C)TiO2 (P-25)作为光催化剂（D）分级巢状结构钨酸铋作为光催化剂在黑暗的 情况下降解RB （E）没有光催化剂降RB溶液直接放置在可见光下
性能 性能 热膨胀系数 热膨胀系数 比热容(295K) 比热容(295K) 密度 密度 弹性模量 弹性模量 剪切模量 剪切模量 断裂强度 断裂强度 屈服强度 屈服强度 饱和磁化强度 饱和磁化强度 (4K) (4K) 磁化率 磁化率 超导临界温度 超导临界温度 扩散激活能 扩散激活能 德拜温度 德拜温度
由不同化学成分物相所组成的纳米晶材料，通常称为
纳米复合材料。
Intensity (a.u.)
20
(113) (200)(020)(006)
40
(220)(026)(206)
2q (degree)
(226)(218)
60 80
(133)(313)
(400)(040) (319)(139)(333) (406)(046)(420)
9.1.2 纳米晶材料的性能
纳米晶材料不仅具有高的强度和硬度，其 塑性韧性也大大改善。纳米晶导电金属的电阻 高于多晶材料，纳米半导体材料却具有高的电 导率 ，纳米铁磁材料具有低的饱和磁化强度、 高的磁化率和低的矫顽力
纳米材料的其他性能，如超导临界温度和 临界电流的提高、特殊的光学性质、触媒催化 作用等也是引人注目的。
20
30
40
50
60
70
(319)(139)(333)
2q (deg)
(406)(046)(420)
80
(133)(313)
(226)(218)
aggregation of nanoparticle
dissove the nanocrystal from the inner side and nucleation
五次对称性和准晶相的发现对传统晶体学产生了强烈的冲击， 它为物质微观结构的研究增添了新的内容，为新材料的发展开 拓了新领域。
Al-Cr-Si系中一个新的六方准晶近似相的电子显微学确定 何战兵 郭可信（中科院电子显微镜重点实验室）
图1： ?-Al4CrSi相沿[0001]的明场象
• 图2：?-Al4CrSi的系列电子衍图 • 图3：?-Al4CrSi沿[0001]带轴的高分辩电子显微像
（3）通过蒸发、溅射等沉积途径，如物理气相沉积（PVD）、化 学气相沉积（CVD）、电化学方法等生成纳米微粒然后固化，或 在基底材料上形成纳米晶薄膜材料。 （4）沉淀反应方法，如溶胶一凝胶（sol-gel），热处理时效沉 淀法等，析出纳米微粒。
9.2准晶态
传统的晶体学认为晶体中原子呈有序排列，且具有平 移对称性，故晶体结构只能有1，2，3，4，6次旋转对称 轴，而5次及高于6次的对称轴不能满足平移对称的条件， 均不可能存在于晶体中。
近年发现了不符合晶体对称条件，但原子呈一定周期 性有序排列、类似于晶态的固体。
1984年在快冷A186Mn14合金中发现具有5次对称轴结 构。后来在其他一些合金系中发现除了5次对称外，还有8， 10，12次对称轴。这种具有长程定向有序，但无周期平移 有序的状态被称为准晶态。具有准晶态的固体称为准晶。
2、由固相直接形成非晶 通过“机械合金化”（对纯金属）和“机械研磨” （对合金）形成。 （1）机械合金化获得非晶 基本条件： 热力学条件：组元具有负的混合焓。 动力学条件：组元原子具有较高的扩散速率。 部分具有正的混合焓的合金也可获得非晶。 （2）机械研磨使合金非晶化 热力学条件：GC+GD＞GA GC：晶态自由能；GD晶体缺陷自由能增量；GA非晶态 自由能。 3、由气相凝聚形成非晶 由加热蒸发形成的气态原子冷却凝聚形成非晶。
纳米晶材料（或称纳米结构材料）已成为新材料发展领域的重要内 容，并在材料科学和凝聚态物理学科中引出了新的研究方向——纳 米材料学。
9.1.1纳米晶材料的结构 纳米晶材料（纳米结构材料）是由（至少在一个方向 上）尺寸为几个纳米的结构单元（主要是晶体）所构 成。纳米晶材料是一种非平衡态的结构，其中存在大 量的晶体缺陷。纳米材料也可由非晶物质组成 .
第一节
纳米晶材料
一、纳米晶材料 霍尔—佩奇(Hall-Petch)公式指出多晶体材料的晶粒越小则强 度越高。通常的材料制备方法至多只能获得细小到微米级的晶粒。
20世纪80年代以来，随着材料制备新技术的发展，人们开始研
制出晶粒尺寸为纳米（nm）级的材料，发现这类材料不仅强度更高
（但不符合霍尔一佩奇公式），其结构和各种性能都具有特殊性。
Foundations of Materials Science
上课班级：材料11级 主讲教师： 吴 菊 E-mail: lawuju@ QQ: 584591352 2012-2013学年第二学期