中科院金屬所科研人員發(fā)現(xiàn)馬氏體相變致非晶化機制

通過“晶態(tài)相?非晶相”轉(zhuǎn)變的固態(tài)非晶化是一種有別于熔體快淬獲得非晶相的物理機制。目前發(fā)現(xiàn)的固態(tài)非晶化方式包括多層膜成分擴散導致非晶化、機械合金化導致非晶化、壓力和嚴重塑性變形導致非晶化、離子輻照導致非晶化以及過飽和固溶體連續(xù)冷卻導致非晶化等。

近日，中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家（聯(lián)合）實驗室非平衡金屬材料研究部張海峰研究員團隊和西安交通大學、北京科技大學、德國Leibniz固體材料所以及奧地利科學院Erich Schmid材料所科研人員合作，發(fā)現(xiàn)了一種新的固態(tài)非晶化機制——馬氏體相變致非晶化機制。

在研究直接凝固(Ti0.615Zr0.385)100-3.9x(Cu2.3Fe1.6)x (x=1)合金的相變過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)亞穩(wěn)b相晶粒內(nèi)部分布著具有特定取向的柳葉狀或者板條狀非晶相（見圖），非晶相和b相基體無明顯成分差別，并且在界面處存在明顯的切變臺階以及嚴重的b相晶格畸變。這種非晶相的形態(tài)與已報道的固態(tài)非晶化明顯不同。提出了一種“馬氏體相變致非晶化”機制：亞穩(wěn)b型(Ti0.615Zr0.385)100-3.9x(Cu2.3Fe1.6)x (x=1)合金在冷卻過程中，高溫穩(wěn)定的體心立方結(jié)構(gòu)變得不再穩(wěn)定，出現(xiàn)兩種聲子軟化模式：T1 1/2 (1,1,0)和L 2/3 (1,1,1)。前者導致b相轉(zhuǎn)變?yōu)閍￠/a2馬氏體，后者導致晶面{222}b部分移位形成w相。而對于特定成分的b鈦合金，馬氏體相變過程中的局域晶格切變和畸變使得結(jié)構(gòu)無序的非晶相相對于晶態(tài)a￠/a2/w相更容易形成，導致馬氏體非晶化的出現(xiàn)（見圖）。這種非晶相可被稱為“非晶馬氏體”。這一發(fā)現(xiàn)豐富了固態(tài)非晶化機制和馬氏體相變理論。

該項研究得到了國家自然科學基金委項目等項目資助，該項工作于2月6日在Nature Communications上在線發(fā)表（Nature Communications, 9, 506 (2018)）。

https://www.nature.com/articles/s41467-018-02961-2?

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