细化金属中的晶粒尺寸可提高其强度，但由于晶界和孪晶界的不稳定性，在纳米晶和纳米孪晶金属中获得的最高强度远低于理论强度。
来自辽宁材料实验室、中国科学院金属研究所的卢柯院士和李秀艳研究员（共同通讯）等人，采用一种新方法通过操纵具有负过剩能量的纳米尺度界面来强化镍合金。相关成果以“Strengthening Ni alloys with nanoscale interfaces of negativeexcess energy”为题发表在最新一期Science期刊。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aea4299
通过密度泛函理论计算，结果表明，ABCABC堆垛层和ABAB堆垛层之间的相干界面是高度稳定的。采用脉冲电沉积法制备了过饱和镍钼溶液。沉积态薄膜为非晶态相，采用不同的退火策略进行晶化，得到间距小于10纳米的高密度层错和孪晶界面。这些缺陷不是塑性变形或添加特定杂质的结果，而是在非晶相退火过程中形成的。
通过实验和密度泛函理论计算发现，在过饱和Ni（Mo）溶液中，具有负过剩能的面心立方和六方密排晶格之间的相干界面比孪晶界面更稳定。在Ni（Mo）溶液中，当Ni（Mo）的平均间距约为1纳米时，可以在极高的密度下产生负过剩能界面，抑制了合金的塑性变形，使合金的强度接近理论值。Ni（Mo）合金的杨氏模量随界面密度的增大而明显增大，达到254.5GPa，远高于相同成分的金属玻璃和金属间化合物（Ni3Mo）的杨氏模量。
图1 Ni(26%Mo)过饱和样品的微观结构
图2 Ni(Mo)样品中的平面缺陷和ABCABC/ABAB界面
图3 具有纳米尺度NEIs的过饱和Ni(Mo)样品的力学性能
图4 具有纳米尺度NEIs的过饱和Ni(Mo)样品的弹性模量
本文来自“材料科学与工程”公众号，感谢作者团队支持。
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