納米結(jié)構(gòu)材料由于特殊的微觀結(jié)構(gòu)和塑性變形機(jī)制，使其具有優(yōu)異的力學(xué)性能，因此，納米材料的塑性變形機(jī)制、拉伸延伸率內(nèi)稟特性及影響因素、塑性變形誘導(dǎo)納米組織的形成機(jī)理等成為力學(xué)和材料科學(xué)共同關(guān)注的前沿課題。近期，中國(guó)科學(xué)院力學(xué)所洪友士研究員課題組與金屬所盧柯研究員課題組在納米材料塑性變形機(jī)制的合作研究方面取得了新進(jìn)展。

    研究工作表明，層錯(cuò)能與結(jié)構(gòu)相變對(duì)納米金屬的塑性變形機(jī)制有顯著影響。在低層錯(cuò)能納米金屬中，密排六方鈷的塑性變形機(jī)制包含點(diǎn)陣位錯(cuò)晶體學(xué)滑移和位錯(cuò)分解為層錯(cuò)的兩個(gè)過(guò)程，位錯(cuò)分解可發(fā)生于納米尺度。特別在熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)的面心立方鈷中，塑性變形時(shí)發(fā)生了應(yīng)變誘導(dǎo)的馬氏體相變和孿生變形，形成相變誘導(dǎo)塑性(TRIP)和孿生誘導(dǎo)塑性(TWIP)效應(yīng)，引起納米材料的加工硬化。同時(shí)，應(yīng)變誘導(dǎo)納米金屬的機(jī)制是馬氏體和孿晶引起的連續(xù)分割細(xì)化，這些變形特征與高層錯(cuò)能材料的位錯(cuò)滑移變形機(jī)制及位錯(cuò)分割細(xì)化現(xiàn)象明顯不同。

    因此，低層錯(cuò)能、熱力學(xué)亞穩(wěn)的納米晶粒組織在塑性變形時(shí)，可應(yīng)變誘發(fā)相變與孿生，誘導(dǎo)TRIP和TWIP效應(yīng)。研究工作從而展現(xiàn)了在低層錯(cuò)能、亞穩(wěn)態(tài)的納米組織中獲得高拉伸延伸率的可能途徑，對(duì)其深入研究可揭示納米材料微觀變形機(jī)理與力學(xué)性能之間的內(nèi)稟關(guān)聯(lián)。該項(xiàng)研究對(duì)于設(shè)計(jì)與發(fā)展高強(qiáng)韌性能的納米結(jié)構(gòu)金屬材料具有意義。