极强的纳米孪晶纯镍孪晶厚度极细

在一份关于科学进展的新报告中、Fenghui Duan 和的一个研究团队详细介绍了纳米孪晶纯镍材料的持续强化。该材料以极细的孪晶厚度记录了前所未有的 4.0 GPa 强度，是传统粗粒镍强度的 12 倍。理论提出了软化纳米晶粒金属的多种机制。具有极细孪晶厚度的纳米孪晶金属可以发生连续强化，以实现超高强度。在调节厚度低于 10 nm 的纳米孪晶金属的合成的同时，通过实验验证这一假设是具有挑战性的。在这项工作中，该团队开发了孪晶厚度范围为2.9至81纳米的柱状晶粒纳米孪晶镍，使用直流电沉积来展示连续强化的过程。段等人。

开发的纳米孪晶镍的微观结构

大块镍样品保持高纯度，并含有高密度的纳米级双薄片，其中嵌入了纳米级柱状晶粒，这些纳米级柱状晶粒是在柠檬酸盐浴中使用直流电沉积合成的。该团队调节电解液中的镍和柠檬酸根离子含量，以改进平均孪晶厚度。该材料显示出范围从 0.5 到 15 毫米的狭窄分布。研究人员使用放大的显微照片来观察材料的细节，并使用X 射线衍射图案，他们注意到面外晶体结构，与透射电子显微镜结果一致。

材料发展和强化的机制。

然后，科学家们使用电沉积作为广泛形成纯镍的非平衡过程。应力松弛的纳米孪晶金属在能量上比高应力沉积物更稳定。柠檬酸盐和镍离子的较低浓度比导致较高的内部拉伸应力。该团队还添加了氢以促进孪生成核。为了了解材料的机械性能，他们对直径为 1.3 微米的微柱进行了单轴压缩测试。应力-应变曲线表明，具有较小孪晶厚度的材料强度更高，表明即使具有细化的孪晶厚度，强化行为仍然有效。

微观结构的演变和强化机制。

为了了解负责持续强化的机制，段等人。表征材料的微观结构。为了实现这一点，他们在材料区域上使用了 3% 的塑性应变，并注意到尽管发生变形，纳米孪晶仍保持高密度，类似于诱导塑性应变之前的结构。这表明材料中纳米孪晶的高稳定性，这是由于孪晶部分位错的活性受到抑制而产生的特性。因此，材料的高堆积能对阻碍材料的解缠过程起到了重要作用。段等人。使用透射电子显微镜进一步研究了相互作用，并证实了纳米孪晶镍材料的强化机制，以及材料固有的次级纳米孪晶，这为其提供了额外的强度。

材料化学展望

通过这种方式，Fenghui Duan 及其同事展示了如何在金属或合金中形成二级纳米孪晶或分级纳米孪晶。研究人员之前已经开发了二次孪晶的成核和生长，并计算了试样中孪晶成核的临界屈服应力。基于该模型，他们发现在极细孪晶厚度下，纳米孪晶镍的强化机制存在转变。该团队展示了纳米孪晶镍如何通过直流电沉积获得极细的孪晶厚度，表现出比纯镍更高的强度，这源于不断加强孪晶厚度。

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