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我科学家发现获得高强度金属的新途径: 高压细晶强化

来源:光明日报客户端2020-02-25 17:11

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  近日,北京高压科学研究中心陈斌研究员与重庆大学黄晓旭教授合作的研究团队在高压下发现了纳米镍持续强化的现象,并且3纳米镍在高压下的强度可以达到普通商用镍强度的10倍。他们的研究为获得高强度金属提供了一种新思路: 高压细晶强化。相关研究论文日前发表在国际期刊Nature上。

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  图释:纳米颗粒越细,变形越小,即强度越高

  据介绍,通常情况下,晶粒越小,其强度越高。但是人们通过计算发现当晶粒细化到大约15-10纳米以下时,纳米金属的强度不再增加,反而减小。对于晶粒更细(小于15纳米)的纳米金属,伴随尺寸是否会变软或更强一直是一个谜题,这是由于传统实验手段对如此细小材料强度的测量面临极大的挑战。

  该研究团队率先将一种用于地学矿物研究技术引入到纳米材料的压缩变形研究。他们对200纳米至3纳米(总共八个尺寸晶粒尺寸)的金属镍进行了高压下的形变对比研究,发现金属镍的压缩强度随着晶粒尺寸的减小而持续增加,3纳米镍样品的强度可以达到传统镍强度的10倍之多。

  “以前的研究表明纳米晶细化到一定尺寸会软化。我们的研究表明压缩可以有效压制纳米晶界的塑性变形,从而抑制了软化,因此可以帮助我们获得高强度的纳米金属材料,”陈斌研究员说。(光明日报全媒体记者袁于飞)

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