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中科院金属所,最新Science!

2024-08-29
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近期,中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心的金海军研究员团队在国际顶刊Science上发表了以“Strengthening Gold with Dispersed Nanovoids”为题的论文研究成果。该团队以金为模型材料研究发现,将孔洞细化至百纳米以下尺度并均匀弥散分布于材料基体中,可以显著改变孔洞的角色,使其从传统的有害材料缺陷转变为对材料性能具有积极贡献的强化相。实验结果表明,添加弥散分布的纳米孔不仅能够有效降低材料的密度,在不牺牲甚至提升材料塑性的前提下,还极大地增强了材料的强度。该论文第一作者为金属所博士研究生陈家骥,通讯作者为金海军研究员,此工作受国家自然科学基金项目资助。


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本研究展示,分散的纳米孔隙使纯金密度降低了10%以上,只要纳米孔隙能够有效地整合到材料中,这种强化策略也可以适用于其他金属和工程合金。除了传统的发泡技术外,在凝固、相互扩散、塑性变形和增材制造过程中也会大量形成孔隙,但是这些孔隙通常较大,形状不规则,分布不均匀,因此不利于材料的力学性能。其消除这些孔隙,不如改进它们的大小,调整它们的形状和分布,在不改变材料成分或相的情况下实现了纳米孔隙的分散强化。虽然纳米孔隙的强化效果可能不如硬纳米颗粒,但可以进一步通过表面修饰,如表面偏析甚至沉淀来改善。另外,通过引入层次结构或增加结构异质性,具有分散纳米孔金属的机械性能还将进一步改善。

原文详情:Chen, et al. Strengthening gold with dispersed nanovoids, Science (2024).


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