用纳米压痕仪研究纳米晶体铜的变形机制

采用电解沉积等方法制备高纯、致密、不同的晶粒尺寸(包括晶粒尺寸小于10nm的超细晶)的纯Cu纳米样品。分别利用XRD、TEM等分析测试技术表征纳米纯Cu的微观结构参量。利用纳米压痕测试结合有限元分析，建立精确测试晶体理论强度的新方法。测量纳米晶体Cu位错开动及晶界滑动所需的临界切应力，建立纳米Cu的临界切应力与晶粒尺寸的关系。测量纳米Cu在不同应变速率和温度条件下的硬度(或强度)与晶粒尺寸关系，得到纳米Cu的热激活能、热激活体积以及与热激活有关和与热激活无关的强度。研究纳米晶体Cu的热激活机制与晶粒尺寸的关系，及变形过程中的位错行为和晶界滑动对强度的贡献。利用TEM和HREM观察压痕变形区域的位错和晶界滑动的微观结构。揭示纳米材料的微观变形机理，为纳米材料的力学性能的表征提供新的和可靠的测试方法，并为制备强度高和延展性好的纳米晶体块状材料建立理论基础。