题目：Co微粒的亚稳结构稳定性和相变特征研究

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FCC结构，而在该温度以下具有HCP结构。但近年来许多学者在制备和研究Co纳米微粒和纳米晶体时发现，纳米Co在室温下一般保持其高温FCC结构，而不转变为稳定的HCP结构，其相关的物理机制也存在争议。由于Co的同素异构转变属于马氏体相变的范畴，因此研究Co的亚稳结构稳定性及其马氏体相变特征具有重要的科学意义。本文以微米级和亚微米尺度的Co微粒为研究对象，采用不同温度和不同时间的真空退火方法对研究了Co微粒的微粒尺寸和微粒晶体结构的关系。并在不同压力下对Co微粒进行了压结，制备了不同微粒/晶粒尺寸和不同晶体结构的Co样品，表征了具有不同尺寸和晶体结构的Co样品的磁性能；采用手工研磨和压机压结的方法研究了应力诱发微粒的马氏体相变。采用扫描电子显微镜、X射线衍射和振动磁强计测试技术，系统研究了经高温热处理和不同压力压结后的微粒样品的表征形貌、相变特征和磁性能，系统的研究了Co微粒的亚稳结构稳定性和相变特征。研究表明，由高温冷却至室温和低温过程中，微米和亚微米级的Co微粒在相当宽的尺寸范围具有保持其FCC亚稳结构的特性，这和纳米微粒亚稳特性一致。只有当微粒/晶粒尺寸具有较大尺寸，如远大于10m，在微粒在冷却过程中才发生FCC → HCP的同素异构转变。这意味着Co从纳米到微米尺度都可以在室温保持亚稳结构。实验中发现，Co微粒经过压结和高温烧结后，样品的FCC → HCP相变特征和微粒有较大区别，烧结后较小的晶粒尺寸在冷却过程中即可发生FCC → HCP相变。通过压结和真空退火在室温下获得了具有不同晶体结构的Co块体材料，为进一步研究Co的同素异构转变提供了重要基础。对微粒的应力诱发相变研究表明，室温下亚稳Co微粒在应力作用下极易转变为稳定的HCP相，无论是手工研磨还是压结过程，都能导致Co微粒发生显著的同素异构转变。根据马氏体相变的经典形核理论和表面张力导致的附加压应力对微粒的马氏体相变的抑制作用，获得了相变阻力和微粒尺寸的关系，较好地解释了Co微粒的亚稳结构稳定性。