Die thermische Stabilität von Kupfernanokristallen kann durch schnelles Erhitzen stark verbessert werden

Li Xiuyan et al. fanden heraus, dass Glühzwillinge durch schnelles Erhitzen in nanokristallines Kupfer eingeführt werden können, um eine \"thermische Relaxation\" der nanokristallinen Korngrenze zu erreichen und die thermische Stabilität von nanokristallinem Kupfer zu verbessern. Die Ergebnisse wurden am 24. April in science Advances, einer Tochtergesellschaft von Science, veröffentlicht .

Es wurde gefunden, dass das thermische Relaxationsverfahren zur Erhöhung der Stabilität von Nanokristallen verwendet werden kann, um die Stabilität von Submikron und Nanokristallen zu verbessern, die durch starke plastische Verformung erhalten werden, was für die Entwicklung hochstabiler Nanomaterialien und die Anwendung von Nanokristallen von großer Bedeutung ist.

Basierend auf dem Kissinger-Effekt schlugen die Forscher vor, dass eine Erhöhung der Erwärmungsrate die Kornwachstumstemperatur erhöhen würde, ohne die Doppelwachstumstemperatur zu beeinflussen. Daher kann ein schnelles Erhitzen nicht nur das Kornwachstum vermeiden, sondern auch Wachstumszwillinge erzeugen. Das reine Kupfer mit a Eine Korngröße von etwa 80 Nanometern wurde schnell mit einer Geschwindigkeit von 160 K (offen) / min für 15 Minuten auf 523 offen erhitzt und dann abgekühlt. Die Korngröße des Materials änderte sich nicht signifikant, während die Anzahl der Zwillinge signifikant zunahm. Wie Verformungszwillinge können diese Wachstumszwillinge die Korngrenzen lockern und die thermische Stabilität von Nanokristallen verbessern. Nach der Wärmebehandlung stieg die Wachstumstemperatur von Nanokristallen von unten an 393 Kelvin bis über 773 Kelvin.

Gegenwärtig ist das üblicherweise verwendete Verfahren der starken plastischen Verformung wie Kanal wie Extrusion, Packwalzverfahren zur Herstellung von reinem Metall, die Korngröße liegt üblicherweise im Submikronbereich, es ist schwierig, den Korngrenzenrelaxationsmechanismus in der zu starten Verfahren, wie starke plastische Verformung der Herstellung von reinem Kupfer Korngröße in 100 ~ 200 nm, schlechte Stabilität, das Kornwachstum ist weit niedriger als die Grobkorn-Temperatur.

In den letzten Jahren hat der Nanometer Metal Scientists 'Workshop des Nationalen Forschungszentrums für Materialwissenschaften in Shenyang systematische Untersuchungen zur Stabilität von Nanometermetallen durchgeführt. 2018 fanden sie anomale Korngrößeneffekte auf die thermische Stabilität von Nanokristallen in reinem Kupfer und Aluminium Im Jahr 2019 stellte ihre Studie fest, dass der intrinsische Mechanismus der Korngrenzenwanderung unter Erwärmung zwar unterschiedlich ist, die mechanische Stabilität von Nanokristallen unter Spannung jedoch auch diesen anomalen Korngrößeneffekt hat.