本文采用力学谱(MS)结合X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、差热分析(DSC)、振动样品磁强计(VSM)研究了金属纳米材料(Ni,Ni-Fe,Ni-Al)的居里转变温度、有序-无序转变温度、饱和磁化强度及位错弛豫等物理性质,利用热力学(TD)模型对居里温度、有序-无序转变温度以及饱和磁化强度的实验结果进行了解释。研究工作概述如下:　　 1)金属纳米材料的居里温度　　 利用MS,VSM和DSC研究了纳米金属Ni和Ni-Fe合金的居里温度,发现在纳米金属Ni中,MS测试时出现的内耗峰的峰温接近于VSM测试的居里温度,而且在DSC测试中没有出现任何吸热或放热峰,表明该内耗峰源于该纳米材料的居里转变。而且居里温度和内耗峰的峰温都随材料的晶粒尺寸增加而增加,但都低于粗晶Ni的居里温度,表明MS和VSM是研究纳米材料的居里转变及其尺度效应的有效研究方法。此外,还利用VSM研究了Ni-Fe纳米合金的居里转变温度,发现Ni-Fe纳米合金的居里温度也低于相应的粗晶合金的居里温度。　　 2)金属纳米材料的有序-无序转变温度　　 利用MS,XRD,DSC和TEM研究了Ni-Fe纳米合金的有序-无序转变。由于Ni-Fe合金的有序相与无序相的晶格常数相差只有0.2％。因此,利用TEM和XRD难以有效地研究Ni-Fe纳米合金的有序-无序相变。基于此,本文首次采用MS尝试研究了这一纳米合金的有序-无序相变。研究结果发现,对纳米Ni-Fe合金(平均晶粒尺寸用TEM表征为20 nm),当Ni的质量百分数高于69％时,可在仪器的测试温度范围(室温至663 K)内出现一个内耗峰,同时伴随有杨氏模量的显著增加,表明出现的内耗峰与某种相变过程相关。但是该内耗峰的峰温低于VSM测试的材料的居里温度。DSC的测试结果表明,当温度接近于该内耗峰的峰温时,出现一吸热峰。XRD和TEM的研究发现,室温下可观察到有序相的衍射环/衍射峰(但是无法确认在室温下是否出现无序相),而在673 K下保温1h后的样品的XRD结果中则同时出现有序相与无序相的衍射峰。结合MS,DSC,TEM与VSM的结果,认为MS测试时出现的内耗峰源于该Ni-Fe合金的有序-无序转变。此外,利用DSC测试了Ni的质量百分数在60％-69％之间时的Ni-Fe合金的有序-无序转变温度。与居里温度相似,Ni-Fe合金的有序.无序转变温度也低于粗晶Ni-Fe合金的有序.无序转变温度。　　 对于利用磁控溅射法制备的Ni-25 at.％Al薄膜的无序-有序转变温度,可用原位透射电镜观察(in-situ TEM)直接进行研究。研究发现,在室温下只出现Ni和Al的衍射环,而在高温退火时,则出现L12有序相的超结构衍射环,表明发生了无序-有序的相变。此外,在相变过程中,还观察到正常和异常晶粒生长以及生长孪晶等结构演化特征。　　 3)金属纳米材料的饱和磁化强度　　 利用VSM测试了纳米金属Ni及Ni-Fe合金的室温磁滞回线,发现当纳米晶Ni的平均晶粒尺寸由20 nm增加到60 nm时,相应的饱和磁化强度由30.86 emu/g增加到41.02 emu/g,但是都低于粗晶Ni的饱和磁化强度(48.50 emu/g),显示出纳米金属材料的饱和磁化强度的尺度效应。Ni-Fe纳米合金的磁滞回线的结果显示该合金的饱和磁化强度也低于粗晶Ni-Fe合金的饱和磁化强度。　　 4)金属纳米材料的位错弛豫行为　　 利用MS测试了纳米金属Ni(20nm)的位错弛豫行为。研究发现,材料未变形时没有出现任何内耗峰。但是,将该材料在室温下弯曲变形至10％后,在360-120 K的温度范围内连续三次降温/升温测试时,都会出现两个弛豫型内耗峰。将变形后的样品在室温下真空退火10天后继续测试时,两个内耗峰完全消失。结合位错弛豫的特点,认为这两个内耗峰并不是位错的本征弛豫峰,而是位错与点缺陷相互作用产生的桥口峰。　　 5)金属纳米材料的热力学模型　　 对于纳米晶Ni和Ni-Fe合金的居里温度、有序-无序转变温度和饱和磁化强度的实验结果,利用热力学(TD)模型给予了解释。研究结果发现,基于结合能的热力学模型能较好地解释纳米晶Ni的居里温度和饱和磁化强度的尺度效应以及Ni-Fe合金的饱和磁化强度的测试结果。但是基于比热的热力学模型能够较好地解释Ni-Fe合金的有序-无序转变温度和居里温度的研究结果。