北京
細化金屬中的晶粒尺寸可提高其強度，但由于晶界和孿晶界的不穩定性，在納米晶和納米孿晶金屬中獲得的最高強度遠低于理論強度。
來自遼寧材料實驗室、中國科學院金屬研究所的盧柯院士和李秀艷研究員（共同通訊）等人，采用一種新方法通過操縱具有負過剩能量的納米尺度界面來強化鎳合金。相關成果以“Strengthening Ni alloys with nanoscale interfaces of negativeexcess energy”為題發表在最新一期Science期刊。
論文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aea4299
通過密度泛函理論計算，結果表明，ABCABC堆垛層和ABAB堆垛層之間的相干界面是高度穩定的。采用脈沖電沉積法制備了過飽和鎳鉬溶液。沉積態薄膜為非晶態相，采用不同的退火策略進行晶化，得到間距小于10納米的高密度層錯和孿晶界面。這些缺陷不是塑性變形或添加特定雜質的結果，而是在非晶相退火過程中形成的。
通過實驗和密度泛函理論計算發現，在過飽和Ni（Mo）溶液中，具有負過剩能的面心立方和六方密排晶格之間的相干界面比孿晶界面更穩定。在Ni（Mo）溶液中，當Ni（Mo）的平均間距約為1納米時，可以在極高的密度下產生負過剩能界面，抑制了合金的塑性變形，使合金的強度接近理論值。Ni（Mo）合金的楊氏模量隨界面密度的增大而明顯增大，達到254.5GPa，遠高于相同成分的金屬玻璃和金屬間化合物（Ni3Mo）的楊氏模量。
圖1 Ni(26%Mo)過飽和樣品的微觀結構
圖2 Ni(Mo)樣品中的平面缺陷和ABCABC/ABAB界面
圖3 具有納米尺度NEIs的過飽和Ni(Mo)樣品的力學性能
圖4 具有納米尺度NEIs的過飽和Ni(Mo)樣品的彈性模量
本文來自“材料科學與工程”公眾號，感謝作者團隊支持。
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