Stabilizing nanostructures in metals using grain and twin boundary architectures

材料科学 晶界 纳米结构 纳米尺度 纳米技术 微观结构 复合材料
作者
K. Lu
出处
期刊:Nature Reviews Materials [Nature Portfolio]
卷期号:1 (5) 被引量:857
标识
DOI:10.1038/natrevmats.2016.19
摘要

Forming alloys with impurity elements is a routine method for modifying the properties of metals. An alternative approach involves the incorporation of interfaces into the crystalline lattice to enhance the metal's properties without changing its chemical composition. The introduction of high-density interfaces in nanostructured materials results in greatly improved strength and hardness; however, interfaces at the nanoscale show low stability. In this Review, I discuss recent developments in the stabilization of nanostructured metals by modifying the architectures of their interfaces. The amount, structure and distribution of several types of interfaces, such as high- and low-angle grain boundaries and twin boundaries, are discussed. I survey several examples of materials with nanotwinned and nanolaminated structures, as well as with gradient nanostructures, describing the techniques used to produce such samples and tracing their exceptional performances back to the nanoscale architectures of their interfaces. The incorporation of structural defects, in particular of interfaces, into crystalline lattices results in enhanced material properties. In this Review, different types of boundaries and interfaces are discussed, including high- and low-angle grain boundaries, twin boundaries, nanotwinned and nanolaminated structures, and gradient nanostructures.
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