张金钰，刘　刚，孙　军

(西安交通大学金属材料强度国家重点实验室，陕西 西安 710049)

纳米金属多层膜的强韧化及其尺寸效应

张金钰，刘刚，孙军

(西安交通大学金属材料强度国家重点实验室，陕西 西安 710049)

孙　军

摘要：如何有效地协调和平衡材料强度与韧性之间的矛盾, 大幅度地提高结构材料的损伤容限, 是非均质金属材料微观结构敏感性设计的巨大挑战。纳米金属多层膜作为一类典型的非均质金属材料，由于不仅可以调整其组元几何和微观结构尺度，而且可以引入具有不同本征性能的组元材料和不同结构的层间异质界面，因此在获得高强高韧金属结构材料方面具有潜在的能力。结合当前国内外有关金属多层膜塑性变形强韧化机制及其尺寸与界面效应研究的最新进展, 分别阐述了晶体/晶体Cu/X(X=Cr, Nb, Zr)与晶体/非晶Cu/Cu-Zr金属多层膜/微柱微观结构-尺寸约束-服役性能三者之间的关联性, 并对纳米金属多层膜研究的发展趋势进行了展望。

关键词：纳米金属多层膜；界面；塑性变形；断裂行为；强韧化机制；尺寸效应

1前言

强度和韧性是金属结构材料的两个最重要的力学性能指标，日益苛刻的应用条件和环境对金属材料的强度和韧性指标提出了更高的要求。传统的金属材料强化的基本策略是通过持续地减小材料内部微观结构尺度(如第二相粒子及其间距、晶粒或组织尺度等)，以达到阻碍位错运动的目的。现已普遍认识到，仅仅依靠单一调整材料微结构尺度的设计思想和强化方法往往会导致材料的强韧性失调，即在获得超高强度的同时严重损失了其韧性。……