北京大学：金属材料屈服强度新理论！扩展经典Hall-Petch公式范围(2)

本研究针对晶体金属材料的屈服强度随尺寸变化的物理机制，得出下式。晶体金属材料的塑性变形首先要满足位错上的应力足以克服滑移面上的障碍，其次位错源可以连续发射位错。该式在不同直径的预拉伸镍微柱上进行验证，预测结果与实验结果吻合较好。

研究发现，在辐照单晶Cu的微压缩试验中，能够观察到屈服强度由随尺寸变化到与尺寸无关的转变。经过辐照的Cu微柱在亚微尺度（500nm）上呈现出跃迁行为，而未经辐照的Cu柱仍具有尺寸效应。该现象也出现在预拉伸的镍或高强度镍基合金上，在微型单晶中，转变过渡点随位错运动所需的应力的增加而减小。该模型丰富了对镍基合金微柱尺寸效应的出现或消失的理解。

图1 屈服强度原理图