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        鋯合金Laves相晶體中交叉堆垛層錯形成機理取得重要進展
         
        2020-03-03 | 文章來源:鈦合金研究部        【 】【打印】【關閉

          黃金無足赤,白玉有微瑕,缺陷存在于各種晶體中。堆垛層錯(Stacking faults)作為晶體中常見的面缺陷,是低層錯能晶體在塑性變形或輻照過程一種非常重要的微觀特征。堆垛層錯主要與不全位錯的滑移有關,其能有助于提高金屬和合金的強度。對于面心立方和密排六方等密堆結構而言,堆垛層錯分別是通過不全位錯()在密排面({111})上的滑移和不全位錯()在密排面({0001})上的滑移形成的。有趣的是,面心立方結構包含4個獨立的密排面并且這些密排面相互交叉,如果不全位錯在這些獨立的密排面上同時開啟,那么將可能出現交叉滑移或者交叉堆垛層錯等現象。

          近期,金屬研究所沈陽先進材料研究發展中心鈦合金研究部李閣平研究組發現,Zircaloy-4合金在剪切變形后,合金中面心立方結構(C15)的Zr(Fe,Cr)2 Laves相納米顆粒往往包含交叉堆垛層錯,并且,交叉堆垛層錯形成于面心立方結構的交叉密排面上。每個密排面上的堆垛層錯結構可以描述為:面心立方結構的基體在層錯區會引入密排六方結構的疇結構(Domain structure)。并且,由于Laves相的特殊結構,這些疇結構都是通過同步剪切(Synchroshear)形成的。不僅如此,李閣平研究組還特別關注了交叉堆垛層錯的形成條件。通過標定納米顆粒所在的α-Zr基體晶粒的位錯,發現基體晶粒位錯的驅動力與納米顆粒的[001]晶向平行。再結合納米顆粒的形狀,可以認為此納米顆粒受到單向壓縮的載荷,載荷方向平行于[001]方向。眾所周知,當晶體在單向壓縮條件下,45度面會承受最大剪切應力,而交叉堆垛層錯線與單向壓縮模型下的45度最大分切應力所在平面具有較小的角度(<12.9°)。換句話說,當外載荷平行或接近[001]方向時,面心立方結構的交叉密排面上正好可以同時獲得較大的分切應力,從而出現了交叉堆垛層錯。

          以上提出的模型還可以推廣到一般的面心立方結構中,對晶體中的交叉堆垛層錯打開了全新的認知。

          該研究成果已由Applied Surface Science期刊在線發表(DOI: /10.1016/j.apsusc.2020.145716)。

          原文鏈接

        圖1 面心立方結構的Laves相納米顆粒中交叉堆垛層錯形成機理

        文檔附件

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