双倾原位透射电镜力学样品台的设计及原子尺度下对金刚石变形和断裂的观察

• 作者: 卜叶强 张奕志 王宏涛 田永君 聂安民 靳天野 黄俊全
• 来源期刊: 中国科学:材料科学(英文版)
• 学科: 工学
• 关键词: 原子尺度 超高强度 构效关系 原位透射电镜 原位表征 解理断裂 三维成像 原位观察
• 年，卷（期）: zgkxclkxywb_2020,（11）
• 页码范围: 2335-2343
• 页数: 9页
• 分类号: TQ163

摘要

原位透射电子显微技术(in-situ TEM)可以动态观察材料内部缺陷的交互作用,是研究材料构效关系的重要手段.本文报道了一种自主研制的力学加载双倾in-situ TEM样品台,这种样品台具有前后、左右、上下、旋转以及β倾转五个维度的操控参数,并结合了世界上最硬的纳米孪晶金刚石制作压头,可实现在极高载荷下样品的高分辨原位观察,并可对样品进行360°三维空间重构.利用该样品台,对?100?,?110?及?111?取向的金刚石纳米针进行了原位弯曲,发现金刚石纳米针可实现大的弯曲变形,并最终沿{111}解理断裂.同时利用该样品台对金刚石纳米片进行了原位压痕实验,在原子尺度下观察了金刚石纳米片中裂纹的扩展,发现裂纹由原子级平整的{111}面台阶构成.具有超高强度和硬度金刚石的变形和屈服以及相应原子尺度下的原位表征证实了该in-situ TEM样品台的稳定性和可靠性,未来基于该样品台可拓展更广泛的研究,包括材料的多场加载、原子尺度原位表征及三维成像.