细晶强化的原因 细晶强化的作用

纳米科技的精妙之处在于其细微的尺寸变化能够带来显著的强度差异。纳米颗粒的微小变形，往往预示着其强度的显著提升。

北京高压科学研究中心与重庆大合团队近期在纳米科学领域取得了重大突破。他们在高压环境下对纳米镍进行了深入研究，并发现了一种持续强化的现象。具体来说，3纳米镍在高压下的强度竟能达至普通商用镍强度的十倍之高。

一直以来，业界的共识是晶粒尺寸越小，金属的强度就会越高。在纳米尺度下，当晶粒细化至约15至10纳米以下时，却出现了出乎意料的软化现象。对于更细小的晶粒纳米金属，其随尺寸变化而产生的强度波动一直是个未解之谜。

面对这一挑战，上述团队巧妙地将地学矿物研究的技术应用于纳米材料的压缩变形研究。他们对比了从200纳米至3纳米的金属镍（共八个晶粒尺寸）在高压下的形变情况，结果发现金属镍的压缩强度确实随着晶粒尺寸的减小而不断增强。尤其是3纳米镍样品，其强度达到了传统镍强度的十倍。

进一步的理论计算与透射电子显微镜的测量结果显示，在20纳米以下的样品现的偏位错以及高压对晶界塑性形变的强烈抑制，是导致小尺寸样品强化的关键因素。不仅如此，研究团队在另外两种金属金和钯中也观察到了类似的细晶强化现象。这一发现为获取高强度金属材料提供了一种新的通用方法——即通过压缩纳米金属来达到增强其强度的目的。

陈斌研究员表示：“过去的研究认为，当纳米晶粒细化到一定尺寸时会出现软化现象。然而我们的研究显示，通过高压有效抑制了纳米晶界的塑性形变，从而阻止了软化现象的发生。这一发现有助于我们制造出实用且高强度的纳米金属材料。”