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金属所科研人员发现马氏体相变致非晶化机制

信息来源:非平衡金属材料研究部        更新时间:2018/2/8


通过“晶态相→非晶相”转变的固态非晶化是一种有别于熔体快淬获得非晶相的物理机制。目前发现的固态非晶化方式包括多层膜成分扩散导致非晶化、机械合金化导致非晶化、压力和严重塑性变形导致非晶化、离子辐照导致非晶化以及过饱和固溶体连续冷却导致非晶化等。

近日,中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室非平衡金属材料研究部张海峰研究员团队和西安交通大学、北京科技大学、德国Leibniz固体材料所以及奥地利科学院Erich Schmid材料所科研人员合作,发现了一种新的固态非晶化机制——马氏体相变致非晶化机制。

在研究直接凝固(Ti0.615Zr0.385)100-3.9x(Cu2.3Fe1.6)(x=1)合金的相变过程中,研究人员发现亚稳β相晶粒内部分布着具有特定取向的柳叶状或者板条状非晶相(见图),非晶相和β相基体无明显成分差别,并且在界面处存在明显的切变台阶以及严重的β相晶格畸变。这种非晶相的形态与已报道的固态非晶化明显不同。提出了一种“马氏体相变致非晶化”机制:亚稳β型(Ti0.615Zr0.385)100-3.9x(Cu2.3Fe1.6)(x=1)合金在冷却过程中,高温稳定的体心立方结构变得不再稳定,出现两种声子软化模式:T1 1/2 (1,1,0)和L 2/3 (1,1,1)。前者导致β相转变为α'/α''马氏体,后者导致晶面{222}β部分移位形成ω相。而对于特定成分的β钛合金,马氏体相变过程中的局域晶格切变和畸变使得结构无序的非晶相相对于晶态α'/α''/ω相更容易形成,导致马氏体非晶化的出现(见图)。这种非晶相可被称为“非晶马氏体”。这一发现丰富了固态非晶化机制和马氏体相变理论。

该项研究得到了国家自然科学基金委项目等项目资助,该项工作于2月6日在Nature Communications上在线发表(Nature Communications, 9, 506 (2018))。

图 (Ti0.615Zr0.385)100-3.9x(Cu2.3Fe1.6)(x=1)合金的微观组织、非晶化机制及亚稳相图

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