作者:卢柯等 来源:《科学》 发布时间:2017/3/27 12:31:16
选择字号:
中科院金属所:纳米金属强度或可大幅度调控

 

晶粒尺寸相同的纳米材料,其硬度可以通过调控晶界稳定性而大幅度变化,既可硬化也可软化。26日,中科院沈阳金属所称,由该所沈阳材料科学国家(联合)实验室卢柯研究组研究出的这一成果,发表于3月24日出版的最新一期《科学》上,为科学家大幅度调控纳米金属的强度提供了可能。

据卢柯介绍,中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室发现通过适当合金元素的晶界偏聚可以提高晶界稳定性,从而可以大幅度调控纳米金属的强度。他们利用电解沉积方法制备出晶粒尺寸从30纳米到3.4纳米变化的一系列Ni-Mo合金样品,发现当晶粒尺寸小于10纳米时合金出现软化行为。通过适当温度的退火处理,利用晶界弛豫以及Mo原子在晶界上的偏聚,使材料硬度明显提高,最高可达11.35GPa。这一结果表明,晶粒尺寸相同的纳米材料,其硬度可以通过调控晶界稳定性而大幅度变化。这一发现揭示了纳米材料中软化和硬化行为本质,澄清了过去三十多年来关于这一问题的争论。同时表明在纳米金属中硬度不仅依赖于晶粒尺寸,也受控于晶界稳定性。晶界稳定性可成为纳米材料中除晶粒尺寸之外的另一个性能调控维度。

记者了解到,纳米金属中的不同硬度变化源于不同的塑性变形机制。卢柯研究组与法国UNIROUEN及南京理工大学的合作者利用原子探针技术和高分辨率电子显微术发现,制备态纳米Ni-Mo样品中的软化行为是由于机械驱动的晶界迁移变形机制所致。而纳米Ni-Mo样品在退火过程中发生了晶界弛豫及溶质原子的晶界偏析,降低了晶界能,提高了晶界的稳定性,使晶界行为在外力作用下难以启动,塑性变形通过拓展不全位错的形核及运动来实现。由于位错形核应力与晶粒尺寸的倒数成正比,样品硬度随晶粒尺寸减小不降反升。极小晶粒尺寸纳米金属的硬化及软化行为充分展现了由晶界稳定性控制的微观变形机制转变。这一发现为设计及制备具有超高硬度等优异性能的新型纳米金属材料提供了新思路。相关研究得到了科技部国家重大科学研究计划和国家自然基金资助。(来源:光明日报 毕玉才 封葑)

 
 
 
特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。

2017/4/5 14:50:45 roguer
俺04年想就此方向请教卢院士,结果伊秘书回话让俺给他email,他终于自己做出来了?
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
脱欧将使英国学术领域面临资金缺口 吉林延吉龙山恐龙化石群进行系统发掘
巧克力与心率失常风险降低有关 海洋铁倾倒实验引争议
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐