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微纳中心在提高微纳尺度铝合金综合力学性能方面取得新进展

2017-01-05 18:27:54

近日,西安交通大学材料学院/金属材料强度国家重点实验室微纳中心研究人员借助先进的原位纳米力学测试与表征技术,发现微纳尺度铝合金表面致密的氧化膜能使其获得极高的强度与韧性。这一成果近日在线发表在材料领域知名期刊Acta Materialia 126 (2017) 202。

在过去十多年中,微纳尺度材料的力学行为引起了人们的广泛研究兴趣。然而,微纳尺度金属材料通常表现出变形不稳定、加工硬化不足和均匀变形能力差等缺点。这些缺点使微纳尺度金属材料的潜在应用受到了严重制约。虽然人们尝试了很多方法来改善微纳尺度材料的综合力学性能,但都没有取得令人满意的结果。





针对上述问题,微纳中心研究人员对微纳尺度铝合金进行了原位拉伸实验。研究发现,微纳尺度铝合金表面天然形成的致密的氧化膜能极大地提高其拉伸强度和静力韧性。高强度超薄天生氧化膜能阻碍位错运动,抑制其发生表面湮灭,提高小尺度材料内部位错的生存期,从而促进位错存储,改善微纳尺度铝合金的加工硬化能力和变形稳定性,使其综合力学性能达到一个新的极限(如图所示)。上述研究表明金属材料表面的天生致密氧化膜(氧化铝、氧化铬和氧化硅等)能用来改善微纳尺度金属材料的综合力学性能,为设计力学性能优良的微纳器件提供了新思路。该方法简单宜行,成本低廉,极有可能应用于工业界。

本工作是微纳中心博士生李世豪在导师韩卫忠教授的悉心指导下完成的。参与该工作的还有单智伟教授、李巨教授和马恩教授。该工作得到了国家自然科学基金(编号:51471128)、中组部青年千人计划、陕西省百人计划、西安交通大学青年拔尖人才支持计划等项目的共同资助。


文章链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645416309910


编辑:冯硕
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