據(jù)介紹，對金屬材料進(jìn)行嚴(yán)重塑性變形可顯著細(xì)化其微觀組織，使晶粒細(xì)化至亞微米（0.1~1微米）尺度，從而大幅度提高其強(qiáng)度。但進(jìn)一步塑性變形時(shí)，晶粒不再細(xì)化，材料微觀結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)態(tài)，達(dá)到極限晶粒尺寸，形成三維等軸狀超細(xì)晶結(jié)構(gòu)，絕大多數(shù)晶界為大角晶界。
如何突破這一晶粒尺寸極限，進(jìn)一步細(xì)化微觀組織，在繼續(xù)提高金屬材料強(qiáng)度的同時(shí)提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，是當(dāng)今納米金屬材料研究面臨的一個(gè)重大科學(xué)難題。
研究表明，塑性變形過程中提高變形速率和變形梯度，可有效提高位錯(cuò)增殖及儲(chǔ)存位錯(cuò)密度，從而促進(jìn)晶粒細(xì)化進(jìn)程。為此，盧柯研究組利用表面機(jī)械碾磨處理在金屬純鎳棒表層實(shí)現(xiàn)了高速剪切塑性變形，這種塑性變形可在材料最表層同時(shí)獲得大應(yīng)變量、高應(yīng)變速率和高應(yīng)變梯度。隨著距表面深度增加，應(yīng)變量、應(yīng)變速率和應(yīng)變梯度呈梯度降低，形成呈梯度分布的微觀結(jié)構(gòu)。
納米尺度的層片厚度是超高硬度的本質(zhì)原因，而高熱穩(wěn)定性源于其中的平直小角晶界和強(qiáng)變形織構(gòu)。這種新型超硬超高穩(wěn)定性金屬納米結(jié)構(gòu)有望在工程材料中得到應(yīng)用，以提供其耐磨性和疲勞性能。
