中國科學(xué)院消息，該院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家(聯(lián)合)實驗室盧柯研究組在提高納米金屬的塑性和韌性方面取得重要突破，研究組發(fā)現(xiàn)，梯度納米金屬銅既具有極高的屈服強度又具有很高的拉伸塑性變形能力。

　　該項研究成果已在國際權(quán)威期刊《科學(xué)》雜志上在線發(fā)表，這種兼?zhèn)涓邚姸群透呃焖苄缘膬?yōu)異綜合性能為發(fā)展高性能工程結(jié)構(gòu)材料開辟了一條全新的道路。

　　據(jù)介紹，工程結(jié)構(gòu)材料的理想性能通常是高強度和高韌塑性，然而，強度與韌塑性往往不可兼得。高強材料的塑性往往很差，而具有良好塑性的材料其強度很低。納米金屬材料(即晶粒尺寸在納米尺度的多晶金屬)是一種典型的高強材料，其強度比普通金屬高一個量級，但其幾乎沒有拉伸塑性。如何提高納米金屬的塑性和韌性成為近年來國際材料領(lǐng)域中的一項重大科學(xué)難題。

　　梯度納米結(jié)構(gòu)是指晶粒尺寸在空間上呈梯度分布，盧柯研究組利用表面機械碾磨處理在純銅棒材表面成功制備出梯度納米結(jié)構(gòu)，自表及里晶粒尺寸由十幾納米梯度增大至微米尺度，棒材芯部為粗晶結(jié)構(gòu)(晶粒尺寸為幾十微米)，這種梯度納米結(jié)構(gòu)的厚度可達數(shù)百微米。梯度納米結(jié)構(gòu)層具有很高的拉伸屈服強度，室溫拉伸實驗表明，具有梯度納米結(jié)構(gòu)的表層在拉伸真應(yīng)變高達100%時仍保持完整未出現(xiàn)裂紋，表明其拉伸塑性變形能力優(yōu)于粗晶銅。

　　這種優(yōu)異的塑性變形能力源于梯度納米結(jié)構(gòu)獨特的變形機制，微觀結(jié)構(gòu)研究表明，梯度納米結(jié)構(gòu)在拉伸過程中其主導(dǎo)變形機制為機械驅(qū)動的晶界遷移，從而導(dǎo)致伴隨的晶粒長大。此種變形機制與位錯運動、孿生、晶界滑移或蠕變等傳統(tǒng)的材料變形機制截然不同。

　　表面機械碾磨處理是近年來中科院金屬所沈陽材料科學(xué)國家(聯(lián)合)實驗室發(fā)展的一種制備梯度納米結(jié)構(gòu)的新技術(shù)，其制備工藝簡單，適宜工業(yè)應(yīng)用。業(yè)內(nèi)專家稱，這種新技術(shù)的發(fā)展不但推動梯度納米金屬的基本性能研究，也對高性能梯度納米表層材料的工業(yè)應(yīng)用及材料表面工程技術(shù)的發(fā)展有重要促進作用。