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固態(tài)相變作為材料科學研究的一個基礎領域對于材料的設計和性能優(yōu)化起著至關重要的作用。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構（α相）和高溫下的體心立方結構（β相）。除了以上兩種平衡相，近年來，面心立方結構（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位向關系： , ; , ,分別稱為B型和P型FCC相。對于B型FCC相，研究人員一致認為肖克萊不全位錯在{0001}基面上的滑移導致了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可。

近期，金屬所師昌緒*材料創(chuàng)新中心輕質高強材料研究部李閣平研究組在前期研究結果（Materials Letters 267 (2020) 127551, Scripta Materialia 185 (2020) 170-174）的基礎上，對P型FCC-Zr形成機理取得了新的認知。前期工作表明，α→FCC相變，不僅可以通過應力誘導的方式實現(xiàn)，也可以通過熱誘導的方式形成。李閣平研究組針對再結晶鋯基體中的P型FCC-Zr做了深入觀察和探討，發(fā)現(xiàn)當沿著 晶帶軸觀察FCC-Zr時，F(xiàn)CC-Zr與基體的長軸界面呈現(xiàn)半共格關系，會在FCC-Zr一側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結構的堆垛過渡，最后通過原子的局部協(xié)調形成了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相打開了全新的認知。

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

來源：金屬研究所