【慧聰表面處理網】近日，美國《科學》雜誌報導了我國學者在金屬材料研究領域獲得的新發現。評審人認為，作者在利用納米孿晶強化材料本質方面獲得了具有重大意義的發現，不但豐富和拓寬了人們對納米尺度材料塑性變形的本質認識，同時也為進一步發展高性能納米結構材料及其應用提供了重要線索。
由中科院金屬研究所瀋陽材料科學國家（聯合）實驗室盧磊研究員領導的研究小組與盧柯研究員、丹麥Risf國家實驗室的黃曉旭博士合作，利用共格孿晶界獨特的穩定界面結構獲得了具有超細特徵尺寸的納米結構金屬，並發現減小孿晶片層厚度將增加材料的強度。這一發現表明當純金屬的特徵尺寸降低至納米量級時，由於塑性變形機制的變化會導致極值強度的出現，同時表現出一般金屬材料所不具備的超高加工硬化效應。
盧磊及其合作者採用脈衝沉積技術通過細緻的工藝探索在純銅樣品中成功地將孿晶片層平均厚度減小到約4nm，並發現減小孿晶片層厚度材料的強度增加。當孿晶片層厚度為15nm時，材料強度達到最大值。進一步減小孿晶片層，強度反而減小、出現軟化現象。隨孿晶片層減小，樣品的塑性和加工硬化能力單調增加。當孿晶片層小於10nm時，其加工硬化係數超過了粗晶純銅的加工硬化係數。
塑性變形過程中共格孿晶界可有效阻礙位錯，具有和普通晶界相似的強化作用。同時，共格孿晶界又可作為位錯的滑移面吸納大量位錯，與普通晶界相比孿晶界結構更加穩定，其過剩能僅為普通晶界的1/10。因此，納米孿晶結構從能量上要比相同化學成分的納米晶體結構穩定很多，這種穩定的超細納米孿晶結構的獲得不僅是傳統材料製備技術的突破，同時也為深入研究金屬材料力學行為的納米尺寸效應提供了可能。