近日，美國《科學》雜志報道了我國學者在金屬材料研究領(lǐng)域獲得的新發(fā)現(xiàn)。評審人認為，作者在利用納米孿晶強化材料本質(zhì)方面獲得了具有重大意義的發(fā)現(xiàn)，不但豐富和拓寬了人們對納米尺度材料塑性變形的本質(zhì)認識，同時也為進一步發(fā)展高性能納米結(jié)構(gòu)材料及其應用提供了重要線索。
　　
　　由中科院金屬研究所沈陽材料科學國家（聯(lián)合）實驗室盧磊研究員領(lǐng)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(wěn)定界面結(jié)構(gòu)獲得了具有超細特征尺寸的納米結(jié)構(gòu)金屬，并發(fā)現(xiàn)減小孿晶片層厚度將增加材料的強度。這一發(fā)現(xiàn)表明當純金屬的特征尺寸降低至納米量級時，由于塑性變形機制的變化會導致極值強度的出現(xiàn)，同時表現(xiàn)出一般金屬材料所不具備的超高加工硬化效應。
　　
　　盧磊及其合作者采用脈沖沉積技術(shù)通過細致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，并發(fā)現(xiàn)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(xiàn)軟化現(xiàn)象。隨孿晶片層減小，樣品的塑性和加工硬化能力單調(diào)增加。當孿晶片層小于10nm時，其加工硬化系數(shù)超過了粗晶純銅的加工硬化系數(shù)。
　　
　　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(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，其過剩能僅為普通晶界的1/10。因此，納米孿晶結(jié)構(gòu)從能量上要比相同化學成分的納米晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定很多，這種穩(wěn)定的超細納米孿晶結(jié)構(gòu)的獲得不僅是傳統(tǒng)材料制備技術(shù)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。