《表2 不同纳米增强体形成层错所需的界面面积[30]》

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《纳米复合材料界面调控与强化机制研究进展》

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有文献报导，晶界（grain boundaries，GB）对位错运动有阻碍作用，但同时也会因应力集中导致材料塑性降低。Lu等[25，26]研究发现孪晶晶界（twin boundaries，TB）可以阻碍位错运动，并承受大塑性变形，有助于增强材料强塑性。基于纳米孪晶强化理论可知，若要增强材料强塑性，则需要在材料中形成大量的孪晶结构，这在金属材料中是个不小的挑战；然而，利用纳米复合材料的高界面-体积比的特性，可以在纳米复合材料中巧妙地诱导纳米层错和孪晶的形成。Dong等[27-30]采用挤压铸造法制备了Si Cnw体积分数为30%的Si Cnw/6061Al复合材料，并观察到了纳米Si C诱导层错和孪晶形成的现象。当添加Si Cnw体积分数至30%时，该复合材料中产生了大量的Si Cnw-Al相界面，把Al基体切割成若干小区域；由于Al基体和Si C的热膨胀系数不匹配，在热错配应力的作用下，该复合材料界面产生了大量的层错和孪晶。进一步通过计算发现，当相界面面积超过1.2×107m2/m3时，在Al基体中才会产生层错，且这种高相界面面积只有在纳米复合材料中可以实现。在此基础上，他们还计算了不同纳米增强体形成层错所需的条件，如表2所示，对纳米复合材料界面的设计具有指导意义[30]。