金属的力学性能往往随着晶粒的细化而提高。但是,由于晶粒尺寸减小到一定极限后细晶结构变得不稳定,所以很难再进一步细化。但是卢柯带领自己的团队突破了这个极限,对于设计新型金属材料产生了重要的意义。
10月24日召开的第二十九次中国科技论坛上,卢柯说:“我们用一种研磨办法,让金属的表面呈现出平均厚20纳米的层片——用一颗合金硬球刀具,压在高速旋转的镍轴上,加以适当的润滑和刀具移动,往复多次后,镍轴的表面就发生了科学家期待的改变。在金相显微镜下能看到,金属表面形成极薄的层次,与内部大尺度的晶体结构对比明显。这种薄层让金属表面变得很硬。”
晶粒尺寸小于100纳米的金属材料,研究已近30年,其工业应用瓶颈之一是纳米金属材料虽强度高,热稳定性却不好,韧性和塑性差。而卢柯团队的新技术,使金属纳米表层的硬度和热稳定性同时提高,而且这种工艺简单,能够适用于铝、铁、镍及各种合金,因而具备工业应用前景。
“传统的电镀等工艺是将一种材料附着在另一材料表面,而经过纳米加工的金属表面,与本体是同一种材料,却具备高强度和不同反应活性等特征。目前,中国和美国等国都在加快该领域的研发。”卢柯说。
对于这样的成就,中科院金属研究所研究员李秀艳说:“纳米层状组织研究的最新突破,可能会推动工程应用,展现出诱人的前景。”
在此之前,《科学》杂志发表题为《在金属中发现超硬超高稳定性新型纳米层状结构》的论文,要知道1880年,纽约新闻记者约翰·麦克尔创立了《科学》杂志,这份杂志先后得到了世界著名科学家托马斯·爱迪生以及亚历山大·格拉汉姆·贝尔的资助。如今,《科学》杂志是全世界“同行审阅”的通用科学订阅杂志中最大一家,也是全世界最权威的学术刊物,每年接到约9000份投稿,大约只有8%获得发表。
“游戏”远没有结束
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