中新网沈阳5月8日电
中国科学院金属研究所8日发布消息称,沈阳材料科学国家研究中心卢柯院士团队在纳米金属稳定性研究领域取得重要突破。

卢柯团队发现超高稳定性纳米晶

尺度范围在1—100纳米,且呈现出与常规材料有显著差别的特殊物理化学效应的材料称为纳米材料,金属纳米材料作为重要分支,已成为全球材料科学与工程研究热点。

沈阳材料科学国家研究中心(依托中国科学院金属研究所)“万人计划”科学家工作室卢柯院士、李秀艳研究员,及其指导的中国科学技术大学材料学院研究生周鑫在纳米金属稳定性研究取得重要进展,相关成果5月4日在线发表于《科学》Science杂志。

mobile365体育投注,据中科院金属研究所相关负责人介绍,金属晶粒细化至纳米尺寸,可以大幅度提高其强度和硬度,但引入了大量晶界使纳米金属材料的结构稳定性变低。在纯铜等纳米金属中,纳米晶粒的不稳定性给纳米金属材料的制备带来困难,也限制了纳米金属的实际应用。

据悉,金属晶粒细化至纳米尺寸可以大幅度提高其强度和硬度,但是由于引入了大量的晶界,纳米金属材料的结构稳定性变低,晶粒长大倾向明显。在一些纳米金属,如纯铜中,纳米晶粒甚至在室温条件下即发生长大。

卢柯院士研究团队发现,对于塑性变形制备的纳米晶体,其显著不稳定性只在一定尺寸范围内发生,而且随着晶粒尺寸的降低,稳定性不降反升,低于70纳米晶粒稳定性升高是晶界能的自发降低,而且在高层错能金属中也同样存在,从而得出了超高稳定性纳米晶体的发现。

李秀艳告诉《中国科学报》记者:“这种固有的不稳定性一方面给纳米金属材料的制备带来困难,另一方面也限制了纳米金属的实际应用。”

据了解,该研究成果不仅对于海内外理解纳米晶体的变形机制和晶界在纳米尺寸下的行为非常重要,同时也展示了未来发展高温使用纳米晶体的可能性。

对于塑性变形制备的纳米晶,其显著不稳定只在一定的晶粒尺寸范围内发生,之后随着晶粒尺寸的降低,其稳定性不降反升。卢柯团队研究发现,低于70纳米晶粒稳定性升高来自于晶界能的自发降低。在塑性变形过程中,70纳米以下,晶界能自发由原来0.52焦/平方米降低至0.23~0.27焦/平方米,这一现象与在该尺寸下全位错不能弓出,晶界通过释放不全位错容纳变形有关。“不全位错的释放改变了晶界的结构,使之向低能状态转变。”李秀艳说。

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