中文摘要：

本项目旨在研究纳米合金与传统晶粒合金中沉淀型相变的差异及其本质原因。研究时选取具典型沉淀相变的二元合金体系，分别测量在不同纳米尺寸下经不同时效温度和时效时间后样品中的成分演化、沉淀相的形核和长大规律，并与传统粗晶材料中的相变特征进行比较，在实验的基础上，尝试修正现有的沉淀相变理论，如扩散、热力学、动力学和晶体学等。进而建立纳米合金沉淀相变的热力学、动力学和晶体学理论，解释纳米材料中的沉淀相变现象。上述研究内容不仅有助于深入认识纳米材料的沉淀相变行为，而且可丰富相变理论，为开发和利用纳米材料提供可靠的理论基础。

结论摘要：

应用成分偏聚理论，分析了纳米合金中溶质原子的分布，建立了晶内和晶界处溶质浓度与平均浓度、晶粒尺寸之间的关系。Fe-P、Au-Cu、Fe-C和Al-Cu纳米合金中溶质原子在晶内和晶界处的浓度被计算。结果表明，随着晶粒尺寸的减小，在平均成分不变的情况下，晶内和晶界处溶质原子的浓度均降低。将这一理论应用于沉淀相变，可解释纳米合金中沉淀析出温度低于传统材料的原因，作为一个算例，Fe-C和Al-Cu合金的沉淀析出温度被定量地计算。建立了纳米沉淀相变的热力学理论，给出了析出相核胚的临界形核能垒和临界形核尺寸的计算方法。实验发现在Al-Cu纳米薄膜中，沉淀相变没有经历传统材料的"过饱和固溶体→GP区→θ″相→θ′相→θ相"沉淀相变过程，而是直接发生"过饱和固溶体→θ相"转变。并且θ相的析出温度远远低于传统晶粒的Al-Cu合金，我们的理论结果与该实验事实相符。另外，我们还发现了沉淀相与母相之间界面存在台阶结构，这为我们研究纳米晶体中沉淀相的形核与长大机制提供了线索。