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中國(guó)科學(xué)院制備納米孔彌散強(qiáng)化金:輕質(zhì)高強(qiáng)度新材料,成果登《科學(xué)》

2024/8/9 18:07:12 來(lái)源:IT之家 作者:沛霖(實(shí)習(xí)) 責(zé)編:沛霖

IT之家 8 月 9 日消息,中國(guó)科學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)以金為模型材料研究發(fā)現(xiàn),添加彌散納米孔可在不損失、甚至提高塑性的同時(shí),降低材料密度并大幅提升其強(qiáng)度,相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)》(Science)上。

▲ 納米孔彌散強(qiáng)化金(NVD Au):(a)樣品實(shí)物圖;(b)典型掃描電鏡照片;(c)透射電鏡照片;(d)三維重構(gòu)圖顯示納米孔的空間分布

團(tuán)隊(duì)通過(guò)脫合金腐蝕法制備出結(jié)構(gòu)均勻的納米多孔金,將其適當(dāng)壓縮并加熱退火,形成含有大量彌散分布納米孔的新材料。微拉伸實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),添加體積分?jǐn)?shù)高達(dá) 5%~10% 的納米孔后,材料屈服強(qiáng)度提升 50%~100%,且保持良好的塑性,部分樣品塑性甚至優(yōu)于同等晶粒尺寸的完全致密材料。

彌散分布納米孔有助于減輕孔洞周圍應(yīng)力和應(yīng)變集中,抑制裂紋的萌生。該材料巨大比表面積促進(jìn)表面 — 位錯(cuò)間交互作用,進(jìn)而提高強(qiáng)度的同時(shí)也提高應(yīng)變硬化率,且后者有助于提高塑性。

▲ 納米孔彌散強(qiáng)化金(NVD Au)的力學(xué)行為:(a)不同孔徑 NVD Au 以及全致密參比樣品的拉伸曲線;(b)兩種樣品均勻延伸率隨屈服強(qiáng)度的變化;(c)屈服強(qiáng)度和(d)均勻延伸率隨孔徑的變化規(guī)律

研究表明,特征尺寸低于百納米的孔洞具有類似于納米顆?;蚣{米析出相的強(qiáng)化效應(yīng),是一種“零質(zhì)量、零污染”的新型納米強(qiáng)化相。這一強(qiáng)化方式有助于材料輕量化和回收再利用,可更大限度保留本體材料導(dǎo)熱導(dǎo)電等優(yōu)異物理性能。

IT之家附論文鏈接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo7579

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