纳米结构锆晶粒尺寸对费米能及费米速度的影响.pdfVIP

第38卷 第7期 稀有金属材料与工程 、，oI．38．No．7 2009缸 METAL 2009 7月 RARE MATER认LSANDENG仆TEERDiG July 纳米结构锆晶粒尺寸对费米能及 费米速度的影响 于梅花1，张喜燕1，一，朱玉涛2，吴燕玲3，何维1 (1．广西大学，广西南宁530004) (2．重庆大学，重庆400044) (3．武汉工程大学，湖北武汉430074) 摘要：研究纳米结构锫晶粒尺寸对晶格畸变、费米能和费米速度的影响，并建立晶格畸变、费米能、费米速度与晶 粒尺寸之间的关系，计算了锆的晶格畸变率、费米能和费米速度。结果表明，锆纳米化后其晶格畸变表现为膨胀，晶 格畸变随着晶粒尺寸的减小而增加，费米能和费米速度随晶粒尺寸的增加而增大。 关键词：纳米结构金属；锆：晶粒尺寸；费米能 中图法分类号：TB383 文献标识码：A 文章编号：1002-185X(2009)07—1269．03 由表面(界面)效应导致的晶格畸变是纳米结构金 费米球中的电子总数。电子数密度以为： 属的重要结构特征。研究表明，纳米微粒的晶格会发 ”：旦：N．丝 (2) ‘‘ 生收缩【1~31，纳米晶会产生晶格膨胀[4,51。关于纳米超 V A 细结构材料的晶格畸变及其影响因素等已有不少研 K时单胞体 系统体积可写为肛％(1H)，其中％是0 积，在电子总数Ⅳ不变条件下，若系统存在晶格畸变， 究睁14l，主要是利用x射线衍射(XRD)和透射电子显微 则： 镜(TEM)研究纳米晶体的微观结构，测量不同晶粒尺 寸的纳米晶体的点阵参数与常规粗晶的相对变化。晶 A：生量 (3) 格畸变对纳米结构金属的物理产生重要影响，Zhang ％ 等[15】曾根据锆的性质，建立了纳米及超细结构锆腐蚀 因此系统费米能与晶格畸变的关系可写为： 速率．晶粒尺寸关系模型，模拟计算不同温度下纳米超 屏=屏o(1+旯)五培 (4) 细结构锆的腐蚀速率。本文针对纳米结构锆，研究晶 金属自由电子理论是将自由电子气体比作理想气体， 格畸变对于费米能及费米速度的影响，以期从更深层 把自由电子在最高能量厮的运动速度视为电子的费 次探讨纳米结构锆的电子交互作用对于腐蚀行为的影 米速度咋，由费米速度和费米能关系得： 响。 珞=停=√孚c·训门 ∽ 1 纳米结构系统费米能与晶格畸变的关系 2计算结果与讨论 根据金属电子论，在近自由电子近似或其零级近 似下，k空间能量为厮。的等能面为费米面，它是T--0 g／cm3；原子质量