原子尺度观测核化和增长控制的变形生在以身体为中心的立方纳米晶体中

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术纳米技术
• 机械工程 机械工程

背景情况:

• 双胞胎对塑料变形至关重要,增强纳米结构的强度和可塑性.
• 体中心立方体 (BCC) 金属的变形生通常被认为是核控制的,具有快速增长.
• 了解结合机制是克服纳米材料强度-柔性权衡的关键.

研究的目的:

• 调查BCC (Ta) 纳米晶体中变形结合的尺寸依赖机制.
• 确定纳米晶体大小在控制双核和生长中的关键作用.
• 提供设计纳米结构BCC金属的见解,以提高强度和柔性.

主要方法:

• 在现场进行原子尺度传输电子显微镜 (TEM) 应力试验.
• 在BCC Ta纳米晶体中对变形生进行原子模拟.
• 对双胞胎生长动力学和部分脱位进展的分析.

主要成果:

• 在BCC Ta纳米晶体>15纳米直径的变形生中,由于部分进展缓慢,表现出不情愿的双胞胎生长.
• 将纳米晶体直径降低到15nm以下,可以避免不情愿的生长,从而实现快速的双胞胎传播.
• 在较小的纳米晶体中,快速的双胞胎生长是由于易于双胞胎边界迁移的结果,导致显著的均塑性变形.

结论:

• 在BCC金属中存在着结合机制 (核化与增长控制) 中的大小依赖的过渡.
• 纳米晶体大小极大地影响双核和生长之间的相互作用.
• 本研究提供了优化双胞胎诱导可塑性的策略,以突破纳米结构BCC金属的强度-可塑性极限.