合肥研究院在高穩(wěn)定性金屬納米多層膜塊體研制方面取得進展

　　近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所內(nèi)耗與固體缺陷研究室核材料研究團隊基于界面工程設(shè)計，采用大塑性變形方法，成功制備出了同時具有高強度、高熱穩(wěn)定性的高界面Cu/Ta納米多層膜塊體。相關(guān)研究成果在Acta  Materialia 2016,110,341-351上發(fā)表。    納米結(jié)構(gòu)材料，因為其高強度及豐富的界面被認為是下一代核電裝置的理想候選材料。然而，傳統(tǒng)的納米結(jié)構(gòu)材料（如納米晶材料），在高溫、強輻照等極端條件下結(jié)構(gòu)和性能都不穩(wěn)定，因此制備同時具有高強度及高穩(wěn)定性的納米結(jié)構(gòu)材料一直是材料研究的難題。有研究表明，由完全不互溶金屬組成的納米多層膜具有高強度、高熱穩(wěn)定性及優(yōu)異的抗輻照性能，但其制備方法主要依靠的是自下而上的物理或化學(xué)方法，這些方法因為其低的制備效率而無法獲得滿足工業(yè)應(yīng)用的需要。　　針對上述問題，固體所一室研究團隊以大塑性變形法累積疊軋焊（ARB）為基礎(chǔ)，采用正交累積疊軋焊（CARB）和中間退火工藝相結(jié)合的方法，有效克服了材料在累積疊軋過程中出現(xiàn)的塑性不穩(wěn)定現(xiàn)象及邊裂問題，首次成功制備出了層數(shù)為12288層、最小單層膜厚為50nm的高界面Cu/Ta納米多層膜塊體。微觀結(jié)構(gòu)表明，層狀結(jié)構(gòu)連續(xù)，Cu/Ta界面平直、清晰；力學(xué)性能測試結(jié)果表明，Cu/Ta納米多層膜塊體強度達到了初始原材料的5倍。更為重要的是，這種材料還具有非常優(yōu)異的高溫?zé)岱€(wěn)定性，500℃退火一個小時后硬度不變，600 ℃退火一個小時后硬度僅下降6.6%（見圖）。這一高強度、高熱穩(wěn)定性材料的成功制備為極端條件下材料的設(shè)計提供了新思路，為下一步研究Cu/V、 Cu/W、Cr/W等納米多層膜塊體材料打下了基礎(chǔ)?！　≡撗芯康玫絿易匀豢茖W(xué)基金和安徽省自然科學(xué)基金等項目的資助。