纳米金属质料 _纳米金属质料 研究部（纳米金属材料）

　　对于金属布局 质料 ，人们总是盼望 其不但 强度高，同时还具有大的拉伸塑性。然而强度与塑性却是一对本征的抵牾 ，人们可以轻易 地通过塑性变形将晶粒细化到纳米尺寸 ，把传统粗晶的强度进步 5-15倍，代价却是丧失了险些 全部的匀称 塑性 。质料 的塑性取决于微布局 相干 的加工硬化本领 ，高强度纳米金属中传统的位错塑性与硬化效应非常薄弱 ；纵然 在低层错能质料 中 ，晶粒标准 效应也会猛烈 克制 孪生变形和相变诱导的加工硬化效应。因而，人们面对 的极大挑衅 是怎样在高强度纳米金属中得到 加工硬化本领 。

　　克日 ，中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实行 室的武晓雷研究团队提出一种多级构筑布局 的战略 ，应用在低层错能的等原子比 CrCoNi 中熵合金中 ，实现了高强度与拉伸塑性的优秀 匹配 。研究结果 发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS，2018）上。

　　研究团队利用 简单 的工业化冷轧与再结晶退火，奇妙 地构筑了一种多级晶粒标准 的纳米布局 ，即晶粒尺寸非匀称 的异构 (heterogeneous grain structure)，包罗 微米、亚微米和纳米等三个标准 的晶粒。他们发现多级布局 在塑性变形时，发生应力应变再分配 ，特别 是亚微米晶粒由于负担 了较大的应力，可诱导变形孪生，在晶界不绝 形成纳米孪晶 ，并在拉伸变形过程中演化为纳米晶粒 。多级布局 最明显 的拉伸变形特点是其本身 由于纳米晶粒的形成而不绝 加强 ，发生动态的晶粒细化，雷同 于 TWIP 效应和 TRIP 效应。实行 进而证明 ，大量原位形成的纳米晶粒诱导了迄今为止最为明显 的背应力硬化效应 (back stress hardening)，进步 了加工硬化本领 ，因而在1.2 GPa 的高屈服强度下得到 了25%的拉伸匀称 塑性。他们进一步发现，与均质的低层错能或高层错能纳米布局 相比 ，多级布局 在划一 强度下可以得到 更大的加工硬化本领 和拉伸塑性。

　　他们的研究结果 显现 了多级构筑布局 的强韧化机理，提出了针对低层错能金属质料 如不锈钢和中高熵合金等的一条强韧化新途径 。这项研究工作的相助 者为美国约翰霍普金斯大学质料 系传授 马恩。研究工作得到科技部国家重点研发筹划 纳米科技重点专项 、国家天然 科学基金和中科院B类先导专项的资助。

　　图注: a. 单相 CrCoNi 中熵合金拉伸变形后的多级布局 (白色、蓝色和彩色分别为微米、亚微米和纳米晶粒)，纳米晶粒在亚微米晶粒的晶界形成；b. 拉伸性能；c. 归一化加工硬化率；d. 强度–塑性匹配 。

　　泉源 ：中国科学院力学研究所