1.3铁元素的相变

图1.3是纯铁相图。在常温常压下，铁具有bcc的晶体结构，被称为α-铁。随着温度的升高，铁在1184K时发生由bcc晶体形态转变为fcc晶体形态，而发生的晶体转换为奥氏体相变，奥氏体相变的产物又被称为γ-铁。然后接着将温度改变至1744K，γ-铁由fcc结构再次转变为bcc结构，这种结构被称为δ-铁。另外，压力的变化也可以引发铁元素中的相变。在13GPa以上的压强下，铁由bcc结构转变为密排六方结构(hcp),这种结构的铁被称为ε-铁。这类伴随着晶格类型转变的相变被称为结构相变。除此之外，1044K为居里点，这个温度为铁磁性与顺次性的转换温度。

另外值得指出的是，铁相图上能够看到的都是平衡态下的结构。在非平衡条件下，例如温度的快速变化，相变并不发生在平衡温度。相变发生的实际温度与与平衡温度的差被称为过冷度和过热度，热滞后就是这样发生的。温度改变的越快，温差度越大。因此，马氏体作为一种非平衡相，并不被显示在相图上[4]。

1.4纳米薄膜

由于表面效应和尺寸效应，纳米材料体现出与宏观材料完全不同的性能。纳米薄膜作为纳米体系中的一个重要代表，厚度即表面原子所占总原子数的比例(厚度越薄，比表面越大)对其的性能具有深刻的影响。早在1987年，Hardwick[5]对薄膜的机械性能进行了综述。晚些，Vinci和Valssak[6]对薄膜材料的机械性能测试方法进行了总结。近年来，在超薄薄膜中的相变现象引起了研究者们的注意。这些研究主要集中于马氏体相变和形状记忆效应。Brückner[7]等研究了NiCr薄膜在退火过程中的相变。他们发现，相变会对薄膜的微观形貌以及内应力造成很大的影响。Cuenya等[8]对铁薄膜的fcc/bcc的固态相变进行了研究。他们发现，薄膜的厚度对相变存在直接的影响。在FePd的薄膜系统中，主要对其磁学性能、结构变化以及形状记忆等特性进行了研究[9,10,11]。在薄膜系统中，总之，铁及其合金由于相变现象的存在已经被进行了比较广泛而升入的研究。