晶界偏析以及界面相和纳米晶材料力学性能的调控 |
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引用本文: | 姜水淼,明开胜,郑士建.晶界偏析以及界面相和纳米晶材料力学性能的调控[J].材料研究学报,2023(5):321-331. |
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作者姓名: | 姜水淼 明开胜 郑士建 |
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作者单位: | 1. 河北工业大学材料科学与工程学院;2. 天津市材料层状复合与界面控制技术重点实验室 |
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基金项目: | 国家自然科学基金(51771201,52071124);;河北省自然科学基金(E2021202135);;天津市自然科学基金(20JCZDJC00440);;东北大学轧制技术与连轧自动化国家重点实验室开发课题(2020RALKFKT002)~~; |
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摘 要: | 介绍晶界偏析理论并总结了三种经典平衡偏析理论模型,简述晶界偏析工程理论和晶界偏析对材料力学性能的影响、讨论晶界偏析与界面相的关系并详细阐述了“界面相”。根据原子尺度界面结构特征将界面相分为六类,介绍了由晶界热力学决定的界面相转变。界面相转变后在晶界处形成新结构,而新界面结构根据其不同性质既可能提高材料性能,也可能产生不利的影响。晶界处的Ⅵ型界面相(如非晶晶间膜)抑制裂纹形核和降低晶界损伤,而削弱晶界处原子键强度的Ⅱ型界面相和Ⅲ型界面相(如Ni合金晶界处成分为Bi的双原子层界面相)产生晶界脆化。同时,纳米晶金属材料的强度高但是热稳定性和塑性较差,一直是研究的热点。界面相使晶界能显著降低和钉扎晶界而优于晶界偏析,因此界面相能显著提高纳米晶金属材料的热稳定性。而非晶晶间膜(Ⅵ型界面相)作为位错的形核点和吸收体,可提高纳米材料的延展性。同时,非晶晶间膜能提高晶界抗剪切能力,抑制纳米晶金属材料的晶粒滑动和旋转,从而进一步提高纳米晶金属材料的强塑性。最后,总结了晶界偏析和界面相对材料性能的调控并展望了以后的发展。
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关 键 词: | 评述 材料科学基础学科 晶界偏析 界面相 纳米晶金属材料 热稳定性 力学性能 |
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