納米金屬微觀結構不穩定性機理的三維研究

《納米金屬微觀結構不穩定性機理的三維研究》是依託重慶大學，由吳桂林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：納米金屬微觀結構不穩定性機理的三維研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：吳桂林
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

納米金屬具有高強度、高疲勞性能和良好導電性，使其作為結構材料和在微納電子行業都具有良好的套用前景，但是對於納米金屬的一些核心問題，如其微觀結構穩定性(在受熱或應力作用下的晶粒長大行為)還有待深入研究，這就要求對納米金屬微觀結構參數（晶粒的形狀、大小、位置和晶體學取向、晶粒間的位向關係和拓撲連線關係、晶界的曲率和法線及分布、雜質元素或合金元素的分布）及其演變的三維精確定量表征。本研究將以最新的基於透射電子顯微鏡的三維晶粒取向重構技術(3D-OMiTEM)和三維原子探針（3D-APT）為主要研究手段，以納米金屬Ni和Ni-W合金為研究對象，對納米金屬的微觀結構不穩定性機理以及固溶元素的影響進行深入的研究，探討實現微觀結構穩定化的途徑。

結題摘要

本項目以納米晶Ni、Ni-P和納米結構Ni、Al合金、Al、Cu等研究對象，以透射電子顯微鏡三維取向重構技術、高分辨的同步輻射三維X射線顯微鏡技術、三維原子探針以及高分辨透射電子顯微鏡及原位技術、高分辨電子背散射衍射技術等為主要研究手段，開展了納米晶材料在原位載入與加熱條件下的界面遷移、晶體轉動及結構穩定性研究，納米結構材料的製備與組織結構以及在外載入荷與熱條件下的行為與機理研究。通過上述研究，提出了包括納米結構材料在內的再結晶形核新機制，建立納米結構材料組織結果與力學之間的定量關係模型，闡述了納米結構材料元素分布及對組織結構的演化和熱穩定的影響，獲得了納米晶材料在受力下晶體轉動和受熱下界面遷移的演化規律；提出了劇烈塑性變形製備納米結構材料的新工藝。 發表SCI收錄論文17篇、會議論文6篇；參加國際會議6次、邀請報告4次，協作主辦國際研討會3次；培養博士研究生5名、碩士研究生8名。 項目研究陳果為納米結構材料的組織結構構築、結構穩定性以及性能最佳化奠定了堅實的理論基礎和技術指導，項目研究具有校稿的科學價值。研究中所使用的材料加工工藝均為工業級的材料加工製備工藝，這也為納米結構材料的工業套用開拓了全新的契機。基於上述研究成果，與GF領域相關研究結構合作，開展了納米結構金屬的套用研究，成功製備了金屬製品並在套用中取得了很好的效果，項目研究具有顯著的社會價值。