科学家发现纳米金属机械稳定性的失常晶粒尺度效应

科学家发现纳米金属机械稳定性的失常晶粒尺度效应
中新网辽宁新闻4月3日电 (沈殿成)纳米金属的晶界在机械变形效果下容易发作晶界搬迁并随同晶粒长大,使得纳米资料发作软化,这种现象在拉伸、紧缩、压痕等变形条件下均有很多试验和相关核算模仿成果的报导。机械驱动晶界搬迁不只损坏资料的功能,也给使用塑性变形法制备纳米晶带来巨大困难。虽然现在关于机械驱动晶界搬迁的底子机制还存在争议,但相关模型和核算模仿均标明机械驱动晶界搬迁随同着显着的晶界区原子重组和位错运动,这阐明该进程与晶界状况有密切联系。一般以为,力效果下的晶界搬迁速率与晶界能、晶界的曲率、晶界上的有用台阶等相关。晶粒尺度越小,晶界曲率越大,搬迁速率加速。  最近,中国科学院金属研讨所沈阳资料科学国家研讨中心、“万人方案”科学家工作室卢柯研院士、李秀艳研讨员在这一问题上获得新的开展。他们发现关于塑性变形制备的纳米晶Cu、Ag、Ni样品,准静态拉伸变形时,跟着晶粒尺度从亚微米减小至纳米量级,晶界搬迁先逐步增强,而当晶粒尺度小于临界值时,晶界搬迁逐步遭到按捺,这一成果推翻了传统的知道,与其在纳米晶热安稳性晶粒尺度失常效应的相关发现共同。关于Cu、Ag、Ni而言,试验中临界晶粒尺度别离约为75、80、38nm。研讨标明临界尺度以下纳米晶在塑性变形进程中其晶界容易发作应变诱导晶界驰豫,而这种晶界驰豫按捺了晶界搬迁行为,使得纳米晶变形机制由晶界搬迁逐步转变为不全位错运动构成变形孪晶或层错为主导,纳米晶机械安稳性增强。该研讨还发现,选用适宜退火工艺对Cu中临界尺度邻近未发作机械驰豫的纳米晶进行热处理,使其晶界发作热驰豫,一起坚持晶粒尺度根本安稳,在后续进一步拉伸变形进程中其晶界搬迁显着遭到按捺,晶粒表现出更高的机械安稳性。  该发现阐明与晶界偏聚效应相似,晶粒尺度相关的晶界驰豫效应能显着对机械驱动晶界搬迁起到按捺效果,这为进步纳米晶机械安稳性供给了新的办法,一起也为开展纳米晶制备工艺供给了重要参阅。  该研讨得到科技部纳米科技要点专项和国家天然基金赞助。于3月29日在Physical Review Letters杂志在线宣布。  图(a) 纯Cu相对晶粒尺度改变率(Δ�/�0)随初始均匀晶粒尺度(�0)改变联系,M-GBR和T-GBR别离表明机械诱导和热处理诱导晶界驰豫效应。(b)外表机械碾磨技能制备纯Ag、Cu、Ni样品相对晶粒尺度改变率(Δ�/�0)随初始均匀晶粒尺度(�0)改变联系。