纳米金属材料可实现既强且韧

    本报沈阳5月6日电(记者毕玉才 特约记者刘勇)利用多级各向异性纳米结构可以同时实现高强度和高韧性,这为同时提高金属材料的强度和韧性开辟了一个新途径。今天,记者从中科院沈阳金属研究所了解到,最新出版的《科学》周刊发表了该所研究员卢柯的特邀文章《金属材料的未来》,就金属材料的特性及其未来应用的发展趋势进行了展望。

    据卢柯介绍,上世纪五十年代工程材料以金属材料为主,但是由于比强度及比刚度较低,金属材料在当今工程结构材料中所占的份额日益减少,在重量作为主要考虑因素的应用领域(如航空及运动器材等)金属逐步被其他轻质高强材料所替代。

    卢柯告诉记者,为了克服金属材料比强度低的缺点,长期以来金属材料界一直致力于提高金属材料的强度。近期有研究发现在低合金钢中利用多级各向异性纳米结构可以同时实现高强度和高韧性,具有多级复合结构的纳米孪晶金属也表现出卓越的综合力学性能,例如纳米孪晶铜的强度是粗晶铜的10倍并具有很高的塑性,而其导电率与高导铜相当,抵抗电迁移的能力极高,该材料在微电子行业有巨大的应用前景。

    尽管金属材料存在被腐蚀等缺点,但由于金属材料自身所具有的一些独特性能,它仍将是我们当今社会的承载主力,是不可替代的。

    卢柯认为,现代工业技术发展急需开发性能更高的金属材料。提高金属的强度而不损失其他性能对提高金属的竞争力尤为重要。多尺度多级结构组装可能是优化金属综合性能的一个途径。金属可以与其他材料结构进行复合,通过独特的多级组装等方式将金属与其他材料组装可以得到最佳的强度韧性配合。各类不同材料通过这种方式取长补短,实现综合性能的提升。