納米結(jié)構(gòu)材料具有極高的強(qiáng)度，但低的韌性與延伸率成為制約其發(fā)展的瓶頸，因此，納米材料塑性變形機(jī)制的研究成為力學(xué)與材料科學(xué)共同關(guān)注的重要課題。中科院力學(xué)所洪友士研究員課題組、中科院金屬所盧柯研究員課題組近期開展的國(guó)際合作研究在納米力學(xué)領(lǐng)域，特別在納米材料塑性變形機(jī)制等方面取得了重要的進(jìn)展。

    其研究工作表明，晶體結(jié)構(gòu)與層錯(cuò)能顯著影響納米金屬的塑性變形機(jī)制以及晶體缺陷構(gòu)成。在低層錯(cuò)能納米金屬hcp-Co中，塑性變形機(jī)制包含點(diǎn)陣位錯(cuò)晶體學(xué)滑移和位錯(cuò)分解為不全位錯(cuò)與層錯(cuò)的兩個(gè)過程，位錯(cuò)分解可發(fā)生于納米尺度。熱力學(xué)亞穩(wěn)的fcc-Co中，應(yīng)變誘導(dǎo)的馬氏體相變和孿生變形，導(dǎo)致相變誘導(dǎo)塑性(TRIP)和孿生誘導(dǎo)塑性(TWIP)效應(yīng)，共同引起材料的加工硬化，從而可提高納米晶體的拉伸延伸率。同時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)應(yīng)變誘導(dǎo)納米金屬的機(jī)制為馬氏體和孿晶造成的分割細(xì)化。這些特征與高層錯(cuò)能材料的位錯(cuò)滑移變形機(jī)制明顯不同。

    納米材料力學(xué)特性依賴于塑性變形機(jī)制、局域結(jié)構(gòu)相變與晶體缺陷(孿晶、位錯(cuò)、晶界等)及其演化。該項(xiàng)研究對(duì)于納米材料塑性變形機(jī)制的設(shè)計(jì)與控制、發(fā)展高性能的納米結(jié)構(gòu)金屬材料從而拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的意義。

    同時(shí)，上述工作也深化了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的表面機(jī)械變形自納米化技術(shù)的研究。相關(guān)工作已發(fā)表在材料科學(xué)期刊Acta Materialia (Wu X, Tao N, Hong Y, Liu G, Xu B, Lu J, Lu K, 2005, 53(3): 681-91)和Scripta Materialia (Wu X, Tao N, Hong Y, Lu J, Lu K. 2005. 52(7): 547-51)上。