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镍铁合金具有悠久的历史,广泛的应用,是一种重要的过渡双金属材料。为了理解镍铁合金在各种物理化学过程中所扮演的重要角色,探究镍铁合金的结构特征和热力学稳定性是十分重要的。居里温度和有序-无序转变温度都是描述镍铁合金结构特征和热力学稳定性的重要参数。纳米材料的优异性能不断吸引着研究者的关注,对于镍铁合金亦是如此。纳米材料的许多性能随着尺度的减小而改变已是众所周知,但对镍铁纳米合金体系的居里温度和有序-无序转变温度的尺度效应研究还很少,复杂的磁-化学效应使得无论是从实验上还是从理论上来研究镍铁合金的物理性能都十分困难,至今还没有针对镍铁纳米合金居里温度和有序-无序转变温度成分效应的理论模型。针对以上问题,我们以规则溶液模型为基础,并考虑镍和铁纳米合金原子间的相互作用,推导建立了一个可定量描述镍铁纳米合金的尺度和成分对其居里温度及有序-无序转变温度影响的热力学模型。根据模型的计算结果,我们发现镍铁纳米合金颗粒的居里温度及有序-无序转变温度都随着尺度的减小以及镍成分的增加而减小,并且镍铁纳米合金有序-无序转变温度随尺度减小的幅度小于其居里温度的衰减幅度。此外,模型计算结果还表明非磁性表面层是镍铁合金的固有属性,且其表面层厚度随着尺度的增加而减小,并且当尺度大于40纳米时趋向于一个定值,而非其他理论所认为消失。同时,我们还利用电沉积制备的镍铁纳米合金样品,采用震动样品磁力计(VSM)和差示扫描量热仪(DSC)测试了样品的居里温度和有序-无序转变温度的具体数值,并将其实验测试结果与我们的热力学模型计算结果相比较,发现模型与实验测试的结果符合较好。模型的正确性将为今后合理设计和应用镍铁纳米合金器件提供了重要的指导作用。主要内容概括如下:(1)镍铁纳米合金样品的制备方法采用的是电沉积法。沉积前先将电解质纯化,同时将衬底做除油处理。利用恒电流电化学沉积并设置3.8、5.0、6.8和7.8A/dm2四种不同电流密度制得所需不同尺度和成分的镍铁纳米合金。接着利用XRFS测得四个镍铁纳米合金样品的具体成分,分别表示为Ni65Fe35,Ni62Fe38,Ni69Fe31,和Ni76Fe24,并依据透射电镜图片,利用截线法测得四个镍铁合金样品的平均粒径尺寸分别约为28、28、23和20nm。(2)采用振动样品磁强计并根据居里外斯定律测得四个镍铁纳米合金样品的居里温度,分别为748、738、717、和728K,数值都低于对应的粗晶的居里温度。采用差示扫描量热仪,并在氮气气氛下测得的DSC曲线上发现了两个吸收峰(峰一和峰二),对应的值分别为,Ni65Fe35:707和743K;Ni62Fe38:705和 750 K;Ni69Fe31:673 和 825K;Ni76Fe24:680 和 741 K。其中,VSM 和 DSC测试中的升温速率均为10K/min。同时,在选区电子衍射图中观察到了镍铁纳米合金有序超晶格结构的衍射环。(3)我们以正规溶体模型为基础,考虑两成分原子间的相互作用,同时考虑到合金尺度减小时其结构保持不变,得以将上述考虑扩展到纳米尺度。并且基于一般量子化学考虑,bond-order-length-strength相关机制和Ising模型,得到合金原子间相互作用的尺度效应函数与内聚能的尺度效应函数是一致的,以此推导出归一化的居里温度等于两成分加权平均后的居里温度在纳米尺度与块体时的比值。已有多次研究证明有序-无序转变温度是与Debye温度成正比的,因此也就与结合能Ec的平方根成正比,这样一来我们就得到了有序-无序转变温度的热力学模型。将实验测试的结果与我们的热力学模型结果对比,验证模型的正确性。利用热力学模型定量分析镍铁纳米合金居里温度及有序-无序转变温度随尺度减小及镍成分增加而减小的的变化规律。计算出镍铁纳米合金表面的非磁性层是固有属性,随着颗粒尺度增加而减小,并在尺度足够大时趋向一个定值。