固態(tài)相變作為材料科學(xué)研究的一個(gè)基礎(chǔ)領(lǐng)域?qū)τ诓牧系脑O(shè)計(jì)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(bào)道。目前，報(bào)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(duì)于B型FCC相，研究人員一致認(rèn)為肖克萊不全位錯(cuò)在{0001}基面上的滑移導(dǎo)致了α→FCC相變。但是對(duì)于P型FCC相的形成機(jī)理，目前存在很大爭議，還沒有一個(gè)模型廣泛地被大家所認(rèn)可。

近期，金屬所師昌緒先進(jìn)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(duì)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(duì)完全再結(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(shí)，F(xiàn)CC-Zr與基體的長軸界面呈現(xiàn)半共格關(guān)系，會(huì)在FCC-Zr一側(cè)引入周期性的失配位錯(cuò)（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(duì)界面失配位錯(cuò)和晶格膨脹提出了α→FCC-Zr相變的新機(jī)制：相變時(shí)，F(xiàn)CC-Zr片層的長軸方向通過失配位錯(cuò)與基體形成半共格界面，短軸方向通過晶格膨脹（熱處理時(shí)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(duì)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。

原文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10853-020-05384-x

圖1 P型FCC-Zr形成機(jī)理