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科学家揭示纳米氦泡铜变形机理

类别:行业知识  

亚微米尺度金属材料的力学性质不同于块体材料,虽然其强度较高,但却表现出变形失稳等弱点,这不利于微纳尺度器件的长期使用。

为了提高小尺寸材料的变形能力,西安交大材料学院微纳中心硕士生丁明帅,在导师单智伟教授和韩卫忠教授的指导下,借助原位纳米力学技术,通过高温氦离子注入在金属铜中形成平均尺寸为6.6纳米的高密度氦泡,随后加工出亚微米尺度试样进行力学测试,发现单晶铜内部的纳米氦泡不仅是位错的可剪切障碍物,能有效减缓位错运动,同时还是活跃的内部位错源,使变形时位错保持有效增值,进而产生更加均匀和稳定的变形。

在拉伸颈缩阶段后期,氦泡会发生显著长大和合并从而引起试样的快速断裂。该研究组还表示,纳米氦泡对于提高亚微米尺度金属材料的变形能力具有关键作用。

这一研究工作和结果为设计高性能金属结构材料和新型抗辐照损伤材料提供了新思路,特别是对于运用氦泡工程等理念设计高性能金属材料和新型抗辐照损伤材料具有重要的指导意义。日前,该项研究成果在线发表在《纳米快报》上。该研究得到国家自然科学基金、中组部青年千人计划、西安交通大学青年拔尖人才支持计划等项目的共同资助。