被腐蚀的镍表面的扫描电镜图片。
镍是地球上含量最丰富的元素之一。虽然它的质地很硬，但是在室温下具备可塑性，并且是一种有磁性的良导热、导电体。最值得注意的是，与很多金属不同，镍具有很强的耐腐蚀性。因此，镍在工业领域有非常广泛的应用。eurekalert.org网站8月6日报道，美国德克萨斯农工大学材料科学与工程副教授、动态形变固体研究中主任Michael Demkowicz博士带领的团队在美国物理学会的《物理评论材料》杂志公布了关于镍的惊人发现：镍不仅会被腐蚀，其腐蚀方式还非常出乎科学家们的意料。
与拼图游戏类似，材料是由相互连接的“片段”构成的。在显微镜下观察镍，会发现它是由微小而致密的晶粒聚集而成的。腐蚀会“优先攻击”晶粒之间的接触边界。这种现象被称为“粒间腐蚀”。粒间腐蚀是一种发生在微观层面上的局部腐蚀类型，它主要对晶粒边界造成破坏，而非是直接“击穿”材料表面。换句话讲，粒间腐蚀会由内至外削弱材料性能。
一直以来，科学家们认为被称为“共格孪晶界”的特殊粒间边界是耐腐蚀的。令人惊讶的是，在镍的腐蚀实验中，Demkowicz等发现几乎所有的腐蚀都恰好发生在镍的共格孪晶界上。共格孪晶界是材料内部结构沿共享边界形成自身镜像的区域。当原子边界处的晶体排列整齐时，就会产生共格孪晶界。一般来讲，共格孪晶界是在结晶过程中自然产生的，但也可能是受机械或热性能影响的结果。德州农工大学材料科学与工程系研究生、论文作者Mengying Liu表示：“纯镍基本上是耐腐蚀的，它作为阴极材料在充电时更不容易被腐蚀，但我们确实在共格孪晶界发现了腐蚀情况。我们的发现有望帮助工程师们预测腐蚀的最初起点，以及制造更耐腐蚀的金属材料。”
Demkowicz团队的发现不仅为耐腐蚀材料提供了重要线索，还为共格孪晶界的腐蚀理论打开了新视角。多年以来，研究人员一直认为共格孪晶界能抵御腐蚀。为了减少腐蚀，他们甚至努力在金属材料中创造出更多共格孪晶界。Demkowicz说：“我们的发现推翻了几十年来对金属腐蚀的假设。原来，我们一直确信的共格孪晶界耐腐蚀的推论是有缺陷的。因此，我们需要建立金属腐蚀理论的新见解。”
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编译：雷鑫宇
审稿：alone
责编：唐林芳
期刊来源：《物理评论材料》
期刊编号：2475-9953
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-08/tau-sdc080619.php
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