近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室卢柯研究组发现通过适当合金元素的晶界偏聚可以提高晶界稳定性，从而可以大幅度调控纳米金属的强度。研究表明，晶粒尺寸相同的纳米材料，其硬度可以通过调控晶界稳定性而大幅度地变化，既可硬化也可软化。这一发现揭示了纳米材料中软化和硬化行为本质，澄清了过去30多年来关于这一问题的争论。
卢柯研究组利用电解沉积方法制备出晶粒尺寸从30纳米到3.4纳米变化的一系列Ni-Mo合金样品，发现当晶粒尺寸小于10纳米时合金出现软化行为。通过适当温度的退火处理，利用晶界弛豫以及Mo原子在晶界上的偏聚，使材料硬度明显提高，最高可达11.35GPa。这一结果表明，晶粒尺寸相同的纳米材料，其硬度可以通过调控晶界稳定性而大幅度地变化，既可硬化也可软化。这一发现揭示了纳米材料中软化和硬化行为本质，澄清了过去30多年来关于这一问题的争论。同时表明在纳米金属中硬度不仅依赖于晶粒尺寸，也受控于晶界稳定性。晶界稳定性可成为纳米材料中除晶粒尺寸之外的另一个性能调控维度。该成果发表于3月24日出版的《科学》周刊。
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