Наноструктурированные металлические материалы: структуры и механические свойства

Компромисс между прочностью и пластичностью металлов уже давно представляет собой серьезную проблему для специалистов в области материаловедения. Для ее решения на протяжении последних десятилетий значительные усилия были направлены на разработку различных технологических подходов к эффективному управлению микроструктурой металлических материалов. В настоящем обзоре рассмотрены современные стратегии проектирования наноструктур для целенаправленного формирования гетерогенных наноструктур в кристаллических и некристаллических металлических материалах. Представлен ряд характерных структурных подходов, включая (1) иерархические двойникованные наноструктуры (HNT), предельное измельчение зерен и дислокационные архитектуры для кристаллических металлов; (2) наностекольные структуры для некристаллических сплавов, а именно металлических стекол (MG); и (3) ряд сверхнанодвухфазных (SNDP) наноструктур для композиционных сплавов. Механические свойства дополнительно оптимизируются путем управления этими наноструктурами, особенно посредством объединения нескольких современных наноструктур в одном материале. В частности, недавно разработанные SNDP-наноструктуры значительно расширяют стратегии проектирования наноструктур за счет использования кристаллов сверхнанометрового размера и MG, которые демонстрируют уникальные размерные и синергетические эффекты. В обзоре обсуждаются причины формирования этих благоприятных свойств. Кроме того, на основе всестороннего понимания лежащих в их основе микроскопических механизмов предлагается широкий спектр стратегий достижения высокой прочности и высокой пластичности, способствующих дальнейшим инновациям.