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    金屬所:P型FCC-Zr形成機(jī)理取得新進(jìn)展

    閱讀:237          發(fā)布時間:2022-10-26

    固態(tài)相變作為材料科學(xué)研究的一個基礎(chǔ)領(lǐng)域?qū)τ诓牧系脑O(shè)計和性能優(yōu)化起著至關(guān)重要的作用。位于 B族的鈦、鋯、鉿等金屬的平衡相圖上存在兩種平衡相,即室溫下的密排六方結(jié)構(gòu)(α相)和高溫下的體心立方結(jié)構(gòu)(β相)。除了以上兩種平衡相,近年來,面心立方結(jié)構(gòu)(簡稱FCC相)也被陸續(xù)報道。目前,報道的FCC相與α相基體存在兩種晶體學(xué)位向關(guān)系: , ; , ,分別稱為B型和P型FCC相。對于B型FCC相,研究人員一致認(rèn)為肖克萊不全位錯在{0001}基面上的滑移導(dǎo)致了α→FCC相變。但是對于P型FCC相的形成機(jī)理,目前存在很大爭議,還沒有一個模型廣泛地被大家所認(rèn)可。

    近期,金屬所師昌緒*材料創(chuàng)新中心輕質(zhì)高強(qiáng)材料研究部李閣平研究組在前期研究結(jié)果(Materials Letters 267 (2020) 127551, Scripta Materialia 185 (2020) 170-174)的基礎(chǔ)上,對P型FCC-Zr形成機(jī)理取得了新的認(rèn)知。前期工作表明,α→FCC相變,不僅可以通過應(yīng)力誘導(dǎo)的方式實(shí)現(xiàn),也可以通過熱誘導(dǎo)的方式形成。李閣平研究組針對再結(jié)晶鋯基體中的P型FCC-Zr做了深入觀察和探討,發(fā)現(xiàn)當(dāng)沿著 晶帶軸觀察FCC-Zr時,F(xiàn)CC-Zr與基體的長軸界面呈現(xiàn)半共格關(guān)系,會在FCC-Zr一側(cè)引入周期性的失配位錯(周期為56層{0002})。再有,通過FCC-Zr與基體的晶格參數(shù)比較發(fā)現(xiàn),α→FCC相變的體積膨脹為19.8%,這主要是來源于相變過程沿著 晶格膨脹(約22.0%)。因此,李閣平研究組針對界面失配位錯和晶格膨脹提出了α→FCC-Zr相變的新機(jī)制:相變時,F(xiàn)CC-Zr片層的長軸方向通過失配位錯與基體形成半共格界面 ,短軸方向通過晶格膨脹(熱處理時的自發(fā)過程),基體中原子堆垛逐漸向FCC結(jié)構(gòu)的堆垛過渡,最后通過原子的局部協(xié)調(diào)形成了P型FCC-Zr。

    以上提出的模型還可以推廣到鈦、鋯和鉿等金屬及其合金中,對于P型FCC相打開了全新的認(rèn)知。

    上述工作近期發(fā)表在Journal of Materials Science。


    圖1 P型FCC-Zr形成機(jī)理



    來源:金屬研究所


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