引言：近日，美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室的K.A.Darling和亞利桑那州立大學(xué)的M.Rajagopalan等人在《Nature》上發(fā)布一篇題為“Extreme creep resistance in a microstructurally stable nanocrystalline alloy”的論文， 文中提出了一種能使納米晶合金在保留高強(qiáng)度的同時(shí)，還能得到極佳抗蠕變性的方法。

    成果簡介：納米晶合金是指晶粒平均尺寸在100nm以下的合金。相比于普通合金，該類合金的晶粒尺寸大大減小，因此它們的室溫強(qiáng)度大大增加，但是晶粒細(xì)化也使得其他力學(xué)性能如抗蠕變性的下降，這限制了合金的實(shí)用性。

    該文報(bào)道了一種具有前所未有的性能組合的合金——在高溫下仍能兼具強(qiáng)度和抗蠕變性的納米晶銅鉭合金（Cu-10at%Ta）。

    為了得到該合金，研究人員首先通過機(jī)械合金化即用高能研磨機(jī)或球磨機(jī)實(shí)現(xiàn)固態(tài)合金化的技術(shù)得到納米晶Cu-10at%Ta粉末，隨后對(duì)獲得的粉末進(jìn)行 等徑角擠壓制成合金塊。制成的合金中銅基體晶粒平均尺寸為50±17.5nm，鉭基粒子尺寸在3.18±0.86nm到32±7.5nm之間。

    在0.5-0.64Tm施加0.85%-1.2%剪切模量的蠕變實(shí)驗(yàn)條件下，Cu-Ta合金表現(xiàn)出低于10-6/ s的穩(wěn)定的蠕變速率，該速率比大部分納米晶金屬要低6-8個(gè)數(shù)量級(jí)。

    該研究成果對(duì)于設(shè)計(jì)同時(shí)具有多種高溫性能的納米晶合金具有重要意義，作者希望該成果能夠改變對(duì)于高溫下納米晶合金變形的理論思考和期望值，從而帶來新的應(yīng)用。

    圖文導(dǎo)讀：

    圖1：Cu-10at%Ta合金的壓縮蠕變曲線

    a.在不同溫度和恒應(yīng)力條件下的傳統(tǒng)“時(shí)間—蠕變應(yīng)力曲線”

    b.晶粒平均尺寸為50nm的納米晶銅的理論變形機(jī)理圖

    圖2：納米晶Cu-10at%Ta合金中的鉭基納米團(tuán)簇的TEM圖像

    a.不同尺寸高密度納米團(tuán)簇的STEM明場像   

 b.原子序數(shù)反差下富鉭團(tuán)簇的STEM高角環(huán)形暗場像  

  c.a圖和b圖內(nèi)綠框區(qū)域高倍放大后的高角環(huán)形暗場像   

d.納米團(tuán)簇核殼結(jié)構(gòu)的STEM明場像   

e.d圖紅框區(qū)域的高速反傅里葉變換圖像   

f.位于高角度（93°）晶界直徑為3nm的粒子

    圖3：蠕變測試后納米晶Cu-10at%Ta合金的TEM圖像

    a,b. 蠕變測試前（a）后（b）的粒子數(shù)量分布    c.與鉭原子簇交互的晶界弓出處的高分辨STEM明場像

    圖4：表明蠕變測試后的納米晶Cu-10at%Ta合金穩(wěn)定性的模型數(shù)據(jù)

    a,b. 600℃、295MPa下，純銅納米晶（a）和Cu-10at%Ta納米晶（b）三維原子蠕變模擬中的二維切片