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[1120]晶向壓痕法直觀證實-應力誘導形成FCC-Zr
 
2021-03-02 | 文章来源:轻质高强材料研究部        【 】【打印】【關閉

  近十年來,隨著研究和應用的不斷深入,在钛、锆和铪等金屬及其合金中特殊的面心立方(Face centered cubic,簡稱 FCC)結構陸續地被發現。盡管FCC相的學術研究已有時日,但一些基本問題還未解決,其中最主要的問題是塊體中觀察到的是FCC相還是δ氫化物至今爭論不休。有些研究學者質疑FCC相是制樣過程引入的δ氫化物,甚至有人直接將FCC相判定爲δ氫化物,這與δ氫化物的形貌、尺寸、分布以及晶體結構和其與基體的位向關系上與FCC相的相近有關。並且,目前對FCC相的觀察方向十分單一,對于B型和PFCC相的觀察方向分別僅限于,很顯然這對于一個新相的揭示還有待完善和證實。 

  金屬所師昌緒先進材料創新中心輕質高強材料研究部李閣平研究組對FCC相進行了大量的細致研究。首先在凝固態锆合金中發現了BFCC-Zr,其晶體學位向關系爲: (Materials Letters 267 (2020) 127551, Scripta Materialia 185 (2020) 170-174); 後續又在退火態純锆中發現了P型的FCC (, ),並且提出了一種新的PFCC相形成機制 (Journal of Materials Science 56 (2021) 2631-2637);此外,在退火態純锆中發現了一種新的位向關系的FCC (, ) (Journal of Materials Science & Technology 81 (2021) 236-239),並對其形成機制做出了相應闡述。 

  近期,金屬所李閣平研究組在前期研究結果的基礎上,通過應力場較爲簡單的維氏硬度壓痕法,在塊狀樣品上直接觀察到了應力誘導的FCC相。前期工作表明,通過熱誘導,FCC相容易在接近或者取向的晶粒上形成。李閣平研究組針對這種現象,在接近取向的晶粒中施加載荷爲500g~1244.92MPa)的維氏硬度,通過後續的EBSD解析發現,在該取向的晶粒以及與其相臨的取向的晶粒上誘導出了2種不同取向的FCC相。通過極圖判定這2種不同取向的FCC相與基體的位向關系爲B型和P。對這2FCC相進行應變分析,發現在FCC相的相界處存在較大的應變,這與前期研究中觀察到FCC相邊界存在畸變相對應。其次,該B型和PFCC相的相互作用面爲 (110) 面,它們之間的取向差可以通過軸 () - (52.1°) 對來表示。 

  以上結果揭示了應力誘導FCC相的直接證據。此外,該工作首次從更加宏觀的思路去研究FCC相的形成,爲FCC相對宏觀力學和腐蝕性能的影響研究提供了一條新思路。 

  上述工作以Direct evidence for stress-induced face centered cubic zirconium爲題通過快報形式發表在Materials Science & Engineering A.  

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图1 应力诱导FCC-Zr的形成。 (a-b) 硬度压痕变形前的 α-Zr相,(c-h) 压痕变形后的α-Zr相和应力诱导形成的FCC-Zr相

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