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    [1120]晶向压痕法直观证实-应力诱导形成FCC-Zr
     
    2021-03-02 | 文章来源:轻质高强材料研究部        【 】【打印】【关闭

      近十年来,随着研究和应用的不断深入,在钛、锆和铪等金属及其合金中特殊的面心立方(Face centered cubic,简称 FCC)结构陆续地被发现。尽管FCC相的学术研究已有时日,但一些基本问题还未解决,其中最主要的问题是块体中观察到的是FCC相还是δ氢化物至今争论不休。有些研究学者质疑FCC相是制样过程引入的δ氢化物,甚至有人直接将FCC相判定为δ氢化物,这与δ氢化物的形貌、尺寸、分布以及晶体结构和其与基体的位向关系上与FCC相的相近有关。并且,目前对FCC相的观察方向十分单一,对于B型和PFCC相的观察方向分别仅限于,很显然这对于一个新相的揭示还有待完善和证实。 

      金属所师昌绪先进材料创新中心轻质高强材料研究部李阁平研究组对FCC相进行了大量的细致研究。首先在凝固态锆合金中发现了BFCC-Zr,其晶体学位向关系为: (Materials Letters 267 (2020) 127551, Scripta Materialia 185 (2020) 170-174); 后续又在退火态纯锆中发现了P型的FCC (, ),并且提出了一种新的PFCC相形成机制 (Journal of Materials Science 56 (2021) 2631-2637);此外,在退火态纯锆中发现了一种新的位向关系的FCC (, ) (Journal of Materials Science & Technology 81 (2021) 236-239),并对其形成机制做出了相应阐述。 

      近期,金属所李阁平研究组在前期研究结果的基础上,通过应力场较为简单的维氏硬度压痕法,在块状样品上直接观察到了应力诱导的FCC相。前期工作表明,通过热诱导,FCC相容易在接近或者取向的晶粒上形成。李阁平研究组针对这种现象,在接近取向的晶粒中施加载荷为500g~1244.92MPa)的维氏硬度,通过后续的EBSD解析发现,在该取向的晶粒以及与其相临的取向的晶粒上诱导出了2种不同取向的FCC相。通过极图判定这2种不同取向的FCC相与基体的位向关系为B型和P。对这2FCC相进行应变分析,发现在FCC相的相界处存在较大的应变,这与前期研究中观察到FCC相边界存在畸变相对应。其次,该B型和PFCC相的相互作用面为 (110) 面,它们之间的取向差可以通过轴 () - (52.1°) 对来表示。 

      以上结果揭示了应力诱导FCC相的直接证据。此外,该工作首次从更加宏观的思路去研究FCC相的形成,为FCC相对宏观力学和腐蚀性能的影响研究提供了一条新思路。 

      上述工作以Direct evidence for stress-induced face centered cubic zirconium为题通过快报形式发表在Materials Science & Engineering A.  

      原文链接

    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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