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　　最近，西安交通大學(xué)金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室單智偉教授和其合作者在國家杰出青年科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助下，對(duì)微小尺度金屬單晶材料中的變形行為及其對(duì)材料力學(xué)性能的影響進(jìn)行了深入的研究。該研究首先采用分子動(dòng)力學(xué)模擬確認(rèn)了高應(yīng)力的確可以使BCC金屬中螺位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)速度和刃位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)速度相當(dāng)。然后，利用聚焦離子束加工出了一系列尺度遠(yuǎn)小于此前研究的單晶鉬微納柱體，并系統(tǒng)地研究了其壓縮力學(xué)行為。他們發(fā)現(xiàn)，在體心立方單晶(BCC)鉬中存在著與面心立方(FCC)相類似的“機(jī)械退火”現(xiàn)象，從而顛覆了人們此前對(duì)于BCC金屬的有關(guān)認(rèn)識(shí)；同時(shí)，他們還發(fā)現(xiàn)金屬鉬的強(qiáng)度尺寸效應(yīng)本身具有階段性，并提出模型合理地解釋了所觀察到的現(xiàn)象。該研究結(jié)果在線發(fā)表于2011年11月22日的Nature Communications。
　　所謂“機(jī)械退火”，或“力致退火”是指室溫條件下外加應(yīng)力/應(yīng)變使微納尺度面心單晶體中位錯(cuò)密度顯著降低甚至完全消除的現(xiàn)象。但由于BCC金屬在塑性變形中的尺寸依賴性要弱得多，計(jì)算機(jī)模擬發(fā)現(xiàn)BCC金屬的螺位錯(cuò)存在自增殖現(xiàn)象，以及迄今為止所有關(guān)于BCC金屬的試驗(yàn)研究都沒有發(fā)現(xiàn)“機(jī)械退火”現(xiàn)象，所以人們普遍認(rèn)為BCC金屬中不存在“機(jī)械退火”現(xiàn)象，并且認(rèn)為其根源在于兩者位錯(cuò)芯結(jié)構(gòu)不同，這導(dǎo)致BCC金屬中螺位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于刃位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)速度。由于位錯(cuò)的極限運(yùn)動(dòng)速度是聲速，因此一個(gè)令人感興趣的科學(xué)問題是：在超高應(yīng)力作用下，是否能夠縮小BCC金屬中螺位錯(cuò)和刃位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)速度差異，甚至使其相近？如果是，BCC金屬中就應(yīng)該存在“機(jī)械退火”現(xiàn)象，同時(shí)其流變應(yīng)力的尺寸依賴性也會(huì)提高到FCC金屬的水平。
　　材料行為尺度效應(yīng)是微-納米科技(比如MEMS/NEMS器件、金屬連接線、抗輻照多層膜等高性能長壽命設(shè)計(jì)等)的基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)BCC金屬晶體有著與FCC金屬晶體類似的機(jī)械退火現(xiàn)象和強(qiáng)烈的強(qiáng)度尺寸效應(yīng)，對(duì)于納米科技領(lǐng)域材料性能尺度效應(yīng)表征及其選材和加工等具有重要意義，同時(shí)該研究也將為微納米器件的設(shè)計(jì)者們提供堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論指導(dǎo)。(據(jù)國家基金委)