納米結(jié)構(gòu)材料具有極高的強度，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制的研究成為力學與材料科學共同關(guān)注的重要課題。中科院力學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際合作研究在納米力學領(lǐng)域，特別在納米材料塑性變形機制等方面取得了重要的進展。

    其研究工作表明，晶體結(jié)構(gòu)與層錯能顯著影響納米金屬的塑性變形機制以及晶體缺陷構(gòu)成。在低層錯能納米金屬hcp-Co中，塑性變形機制包含點陣位錯晶體學滑移和位錯分解為不全位錯與層錯的兩個過程，位錯分解可發(fā)生于納米尺度。熱力學亞穩(wěn)的fcc-Co中，應(yīng)變誘導的馬氏體相變和孿生變形，導致相變誘導塑性(TRIP)和孿生誘導塑性(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，他們發(fā)現(xiàn)應(yīng)變誘導納米金屬的機制為馬氏體和孿晶造成的分割細化。這些特征與高層錯能材料的位錯滑移變形機制明顯不同。

    納米材料力學特性依賴于塑性變形機制、局域結(jié)構(gòu)相變與晶體缺陷(孿晶、位錯、晶界等)及其演化。該項研究對于納米材料塑性變形機制的設(shè)計與控制、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，上述工作也深化了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的表面機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。