卢柯团队最新Science:铜金属中的新型亚稳态结构—可维持高温下的金属强度

【引言】

由于金属通常以多晶的形式存在，使得其具有无需的晶界，从而展现出了热力学不稳定性质。在加热升温的过程中，晶界倾向于发生粗化现象而逐渐消失；抑或当晶粒变得足够小时，晶界会发生亚稳态非晶转变而被消除。这些现象表明，金属无法在高温下维持其结构，进而严重削弱了其强度性能并限制了金属的进一步应用发展。

【成果简介】

中科院金属研究所的卢柯、李秀艳（共同通讯作者）等人通过实验和分子动力学模拟在多晶纯铜中发现了一种新型的亚稳态类型。研究显示，当晶粒尺寸减小到几个纳米尺度时，孪晶界网络能够限制约束多晶体中的晶界，使其演变成三维的最小界面结构。在这一多晶结构中，即便温度升高到熔点附近，晶粒粗化现象依然可被有效抑制，保证其强度不会大幅下降（依然接近铜的理论值）。因此，文章认为这一研究为纳米金属稳定化探索了新的途径。2020年11月13日，相关成果以题为“Constrained minimal-interface structures in polycrystalline copper with extremely fine grains”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 铜的微结构表征

图2 单晶粒的高分辨TEM表征

图3 超高的热稳定性和强度

图4 Schwarz晶体的原子模型和分子动力学模拟

文献链接：Constrained minimal-interface structures in polycrystalline copper with extremely fine grains（Science, 2020, DOI: 10.1126/science.abe1267）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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