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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。

來源：金屬研究所