梯度纳米结构(Gradient Nanostructured,GNS)是突破传统纳米金属材料强度与塑性难以兼得这一关键瓶颈的有效途径。然而,GNS材料在制备工艺优化、变形机制阐明、多尺度模拟整合及工程应用转化等方面仍面临挑战。针对这一现状,课题组聚焦制备工艺优化、变形机制阐明、多尺度模拟整合及工程应用转化等方面存在的挑战,进行了系统性梳理与前瞻性展望。
论文主要从以下四个维度展开深入论述:
1)制备方法:系统梳理了表面机械研磨处理、激光冲击等各类梯度纳米结构的制备技术及其基本原理。
2)变形机制与性能:深入分析了梯度结构所诱导的塑性应变梯度、几何必需位错、异质变形诱导应力及晶粒粗化等独特变形机制,并探讨了该类材料在强度-塑性、疲劳、摩擦磨损及腐蚀性能方面的综合优势。
3)多尺度模拟:全面总结了从原子尺度的分子动力学模拟到宏观尺度的有限元分析等多尺度计算方法在该领域的最新应用与进展。
4)工程应用展望:前瞻性探讨了梯度纳米结构金属在航空航天、汽车工业等重大工程领域的应用潜力、当前面临的挑战及未来发展方向。

相关工作以“Advancement in preparation, deformation mechanism, and multiscale mechanical simulation of gradient nanostructured metals: A comprehensive review”为题发表在《Review of Materials Research》上,课题组研究生田梓靖为该论文第一作者,侯自勇老师为通讯作者,论文其他作者有研究生王亚茹、黄晓旭教授。该论文的发表,为国内外学者系统理解梯度纳米结构金属的研究现状、把握未来趋势提供了全面的参考。
研究工作得到了国家重点研发计划(项目编号:2024YFB3713703)与国家自然科学基金创新群体项目(项目编号:T2421001)的资助。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.revmat.2026.100199