新葡亰8814网站-官网|welcome!

晶界-表面截交线对强度的作用研究取得重要进展

发布日期:2021-06-21 08:54   作者:科技日报    来源:安徽省科技厅    阅读:次   字体:[] [] []

科技日报讯(记者 郝晓明)记者从中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心获悉,该中心金海军研究员团队在电化学环境下进行原位压缩实验,比较纳米晶和粗晶纳米多孔金属的力学行为,成功分离出纳米金属强度的STJ效应,并确定其开始发挥作用的临界尺寸。相关成果以发表于《物理评论快报》。

作为两种面缺陷间的几何交线,表面-晶界截交线是多晶体材料表面上的常见线缺陷。在块体材料中,位于STJ的原子体积分量极低,其对材料整体强度的贡献几乎可以忽略。随着材料尺寸降低至亚微米甚至纳米尺度(如薄膜、纳米线等),STJ原子体积分量急剧上升。但这一特殊线缺陷是否以及如何影响材料力学性能尚无定论。如何将STJ对材料强度的贡献从表面及晶界效应中分离出来也是一个巨大挑战。

据悉,该研究采用两种特征样品,一种是含有大量表面、晶界和STJ的纳米晶纳米多孔金样品;另一种是含有大量表面,但晶界与STJ极少的粗晶纳米多孔金样品。由于晶界对电化学修饰不敏感,通过电化学控制表面状态并观察其对强度的影响,即可在纳米晶纳米多孔金中测得“STJ效应+表面效应”,即STJ与表面对强度的共同作用;作为参照实验,在粗晶纳米多孔金中则可测得“表面效应”。比较“STJ效应+表面效应”与“表面效应”,发现两者在百纳米以上基本重合,而在百纳米以下显著分离。这说明在约100纳米以下,STJ开始对材料强度发挥作用。透射电镜等实验表明,STJ有可能作为位错的优先形核位置影响纳米材料变形行为与力学性能。本研究表明STJ以及更广义上的三叉晶界线并非简单的面缺陷间几何交线,而是影响材料性能的重要结构参量。该研究为理解纳米金属力学行为,实现力学性能的控制与优化提供重要信息。