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西安交大材料学院发文阐释合金形状记忆的尺度效应


2015-12-20
 

    近日,交大主页报道了丁向东教授课题组近期发表于材料领域顶级期刊 Nano Letters (IF=13.592  PDF) 上的关于合金形状记忆尺度效应的最新研究成果。

    报道链接如下:http://news.xjtu.edu.cn/info/1033/60416.htm    PDF

 

全文如下:

    形状记忆合金的形状记忆效应是指材料在低温马氏体态进行一定的塑性变形后,可利用升温至高温奥氏体相的方式使其恢复到变形前的原始形状,这一现象称之为形状记忆效应;其内在机制是马氏体状态下的孪晶/去孪晶变形以及升温过程中的马氏体到奥氏体相的转变。由于具有这一效应,形状记忆合金在驱动、传感及微机电系统等领域有着广泛的应用。但随着微纳器件所用材料尺寸的持续减小,上述形状记忆效应是否仍然存在就成为了一个令人极为关注的问题。

   

    近日,材料学院博士生刘丽风在导师丁向东及孙军教授的指导下,与剑桥大学E.Salje教授等合作,通过实验发现:Cu-Al-Ni形状记忆合金的形状记忆效应具有明显的尺度效应。当试样尺寸大于300nm时,材料可以表现出完美的形状记忆效应;当试样尺寸在130-300nm之间时,形状记忆效应会随着试样尺寸的减小而逐渐减弱;而当试样尺寸小于130nm时,合金的形状记忆效应则会完全消失。导致这一尺度效应的原因在于:小尺度试样在弯曲变形时,弯曲区域不再形成孪晶,而是形成了高密度的层错,从而抑制了弯曲区域在升温过程中马氏体到奥氏体相的转变,进而导致试样无法恢复到原始形状。这一工作也意味着基于形状记忆效应的微机电系统需要将其所用材料的最小临界尺度控制在亚微米尺度。
   该成果近日在线发表在材料领域顶级期刊《纳米快报》上(Nano Letters, 影响因子=13.592), 西安交通大学是第一作者与第一通讯单位。这一工作也得到了国家自然科学基金以及111计划的资助。



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