特邀报告晶体取向差对金属Re原子尺度载流磨损行为的影响
编号：420
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更新：2024-04-26 09:36:47
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摘要
微纳器件零部件原子尺度表面易产生界面黏着，粘滑效应和磨损等摩擦学问题，对系统工作效率、可靠性造成致命伤害。揭示原子尺度表界面的摩擦磨损机理，对提升金属零部件的服役寿命至关重要。遗憾的是，现有原子尺度摩擦学研究受实验设备条件限制，大多侧重于摩擦规律探索和理论模型的计算，急需摩擦界面结构原子尺度实时观察实验数据的论证。针对上述研究难题，本文将高分辨原位透射电子显微技术和原子力显微技术结合，原位观察摩擦过程中金属微凸体接触界面原子尺度结构变化，并实时监测摩擦力。研究结果表明：易扩散金属对磨界面间原子扩散是介导原子尺度摩擦过程的主导机制之一。易扩散金属（Au-W）异质界面在拉应力状态下，界面原子排布松散；在接触应力为零或者压应力状态下界面原子呈有序排布。当金属异质界面原子排布松散时，摩擦力极低，界面间可连续滑动，原子扩散介导摩擦全过程；当界面原子有序排布时，界面摩擦 “粘滑效应”（摩擦力呈周期性波动）明显。不易扩散金属（Re）自配副对磨界面间微凸体的晶体取向差对金属原子尺度磨损行为有决定性影响。当取向差异小于某一个阈值时，黏着磨损严重，对磨界面易发生因剪切断裂产生的材料转移或者磨屑；当取向差异大于某一个阈值时，微凸体间的磨损主要通过界面间塑性形变，协调进一步的磨损（也可能发生界面趋近后的黏着磨损）。
关键词
晶体取向；金属；表界面；摩擦；高分辨原位透射电子显微镜
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