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納米材料的高強(qiáng)度和高蘇醒如何體現(xiàn)?

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1#
發(fā)表于 2007-10-28 08:13:18 | 只看該作者 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
納米材料為什么能同時(shí)兼有高強(qiáng)度和高塑性,分別在什么條件下體現(xiàn)?其內(nèi)在原理是什么?謝謝各位大師!
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2#
發(fā)表于 2007-10-28 14:12:50 | 只看該作者
可以簡(jiǎn)單理解為”尺寸效應(yīng)”。當(dāng)材料的結(jié)構(gòu)單元的典型尺寸縮小到一定程度時(shí),材料的性能會(huì)發(fā)生突變。一般認(rèn)為是<=100納米 (nm)。# a; [6 W( i/ @& z' `  E
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納米材料是一個(gè)很寬的范圍,這里以納米晶粒金屬材料為例。通常的金屬材料是由晶粒組成的,晶粒之間即為晶界,室溫時(shí)晶界強(qiáng)度比晶粒內(nèi)部高。晶粒粗大時(shí),晶界占的體積很小,對(duì)材料性能的貢獻(xiàn)小。但當(dāng)晶粒小到一定程度,晶界占到足夠的分量時(shí),晶界的貢獻(xiàn)不可復(fù)略,使得材料強(qiáng)度提高。特別是在納米尺寸時(shí),晶界的表面張力還會(huì)對(duì)晶粒內(nèi)部產(chǎn)生很大的壓強(qiáng),使晶內(nèi)強(qiáng)度也很高(此時(shí)晶粒可以視著不可變形的硬質(zhì)點(diǎn)),此時(shí)的變形以晶粒間的滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)為主。納米晶粒很小,也容易滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng),并維持材料的連續(xù)性。所以材料表現(xiàn)出高強(qiáng)度和高塑性。這也是為什么納米陶瓷也有塑性的原因。
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條件是:材料的晶粒必須在納米量級(jí),即<100nm(個(gè)別金屬在幾百納米也會(huì)表現(xiàn)出來(lái))。通常要達(dá)到這個(gè)條件成本很高,所以很難做到大塊的納米材料,商業(yè)化一般以納米顆粒、納米薄膜居多。另外,納米材料屬于非平衡態(tài)材料,在較高溫度時(shí)晶粒會(huì)長(zhǎng)大粗化,從而喪失其性能。

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