納米金屬的晶界在機械變形作用下容易發(fā)生晶界遷移并伴隨晶粒長大，使得納米材料發(fā)生軟化，這種機械驅(qū)動晶界遷移的現(xiàn)象不僅破壞材料的性能，也給利用塑性變形法制備納米晶帶來巨大困難。一般認為，力作用下的晶界遷移速率與晶界能、晶界的曲率、晶界上的有效臺階等相關(guān)。晶粒尺寸越小，晶界曲率越大，遷移速率越快。
在“變革性技術(shù)關(guān)鍵科學(xué)問題”重點專項“低能晶界及相界調(diào)控實現(xiàn)材料素化的原理及演示驗證”項目支持下，中國科學(xué)院金屬研究所李秀艷研究員和合作者發(fā)現(xiàn)對于塑性變形制備的納米晶純Cu、純Ag、純Ni樣品，準靜態(tài)拉伸變形時，隨著晶粒尺寸從亞微米減小至納米量級，晶界遷移先逐漸增強，而當(dāng)晶粒尺寸減小至臨界值時，晶界遷移逐漸受到抑制。這一結(jié)果顛覆了傳統(tǒng)的認識，其原因在于臨界尺寸以下納米晶在塑性變形過程中晶界容易發(fā)生應(yīng)變誘導(dǎo)晶界馳豫，從而抑制了晶界遷移行為，使納米晶機械穩(wěn)定性增強。
上述研究成果表明，與晶粒尺寸相關(guān)的晶界馳豫效應(yīng)能明顯對機械驅(qū)動晶界遷移起到抑制作用，為提高納米晶機械穩(wěn)定性提供了新的方法，也為發(fā)展納米晶制備工藝提供了重要參考。
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