王之涵， 于 宁， 张 林，2，

(1. 东北大学 材料各向异性与织构教育部重点实验室， 沈阳 110819； 2. 东北大学 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室， 沈阳 110819； 3. 东北大学 材料科学与工程学院， 沈阳 110819)

1 引 言

纳米粒子随温度升高所发生的结构转变与块体相比存在明显的不同[1]. 自1909年Pawlow提出纳米粒子的熔点与其尺寸成反比关系以来[2]，研究者们对于具有自由表面的纳米粒子的熔化问题提出了多种热力学模型[3-5]并对多种金属纳米粒子进行了研究[6-13]. 这些研究发现，纳米粒子的尺寸显著影响着粒子的熔化行为. 小尺寸的纳米粒子倾向于堆积为稳定的二十面体(Icosahedron, Ih)构型，大尺寸粒子内的原子则堆积为与其体相相同的结构. 对于较大尺寸或大尺寸的纳米粒子，在它们发生结构转变前，粒子的表面在较低温度下就已率先发生了原子堆积结构的重排，且随着温度的升高，这种结构的重排持续进行，并缓慢向粒子内部扩展[14-17]. 这种发生在熔化之前的结构转变极大地影响着纳米粒子的熔化过程. 阐明这些粒子在发生固-液相变前所出现的结构转变对于理解纳米粒子熔化的发生过程，制备具有特定结构与功能的纳米材料极为重要. 然而与体相具有FCC结构和BCC结构的金属纳米粒子相比，对体相为HCP结构的粒子的研究则少得多. Ti和Zr是两种典型的六角结构金属，它们的体相在升温过程中会发生由HCP结构向BCC结构的转变. 对Ti纳米粒子升温过程的原子模拟表明，当粒子内所包……