【背景介紹】

眾所周知，國(guó)內(nèi)由于鎂是再增錐面最輕的結(jié)構(gòu)金屬，使用金屬鎂可以有效的通過(guò)減輕合金重量而降低能源消耗，所以鎂合金其在汽車、調(diào)控得高飛機(jī)和航空航天等領(lǐng)域被廣泛的滑移g獲研究和使用。然而，使金屬M(fèi)塑性鎂在室溫下具有有限的材料延展性，使其在型材和構(gòu)件的國(guó)內(nèi)加工和成形方面變得困難和昂貴。因此，再增錐面低的通過(guò)延展性成為阻礙鎂制品廣泛應(yīng)用的主要障礙之一。研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)控得高金屬鎂的滑移g獲延展性與錐面?c+a?位錯(cuò)滑移密切相關(guān)。因此，使金屬M(fèi)塑性要想獲得金屬鎂的材料高延展性應(yīng)通過(guò)形成更多?c+a?位錯(cuò)滑移來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，國(guó)內(nèi)?c+a?位錯(cuò)滑移在本質(zhì)上是不穩(wěn)定的，因此研究錐面?c+a?位錯(cuò)滑移對(duì)金屬鎂塑性的影響變得異常困難。

【成果簡(jiǎn)介】

今日，西安交通大學(xué)的單智偉教授、重慶大學(xué)的聶建峰教授和美國(guó)內(nèi)華達(dá)州立大學(xué)的李斌教授（共同通訊作者）聯(lián)合報(bào)道了他們通過(guò)原位透射電鏡（TEM）力學(xué)測(cè)試證明，不同性質(zhì)的?c+a?位錯(cuò)可以通過(guò)在錐面上滑移來(lái)獲得更大的塑性。并且研究發(fā)現(xiàn)亞微米尺寸的鎂樣品比散裝樣品具有更高的塑性。此外，小晶體尺寸通常會(huì)帶來(lái)高應(yīng)力，從而激活金屬鎂中更多的?c+a?位錯(cuò)滑移以適應(yīng)塑性，進(jìn)而獲得高強(qiáng)度和良好的塑性。研究成果以題目為“Large plasticity in magnesium mediated by pyramidal dislocations”發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊Science上。

【圖文解讀】

圖一、原位TEM觀察鎂單晶在沿C軸壓縮應(yīng)力下的?c+a?位錯(cuò)滑移
（A）加載方向的六角形晶胞；

（B）應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

（C）壓縮期間位錯(cuò)密度增加的快照。

圖二、橫截面為梯形樣品中?c+a?位錯(cuò)滑移的衍射對(duì)比分析
（A）測(cè)試配置的示意圖；

（B, C）相同區(qū)域記錄的暗視野TEM圖像。

圖三、原位TEM顯示不同樣品中?c+a?位錯(cuò)滑移的運(yùn)動(dòng)
（A）擴(kuò)展半環(huán)；

（B）邊緣段的運(yùn)動(dòng)；

（C）形成位錯(cuò)偶極子和碎片。

圖四、3D重建顯示了錐體的I和II滑動(dòng)面以及?c+a?位錯(cuò)的交叉滑移
六邊形單元格表示觀察方向和兩個(gè)金字塔形平面：（A）觀察方向是[2110]；（B）觀察方向是[1010]；（C）觀察方向是[1210]。

【小結(jié)】

綜上所述，作者的研究結(jié)果提供了關(guān)于小尺寸純鎂中錐體位錯(cuò)的遷移率及其與塑性的關(guān)系的信息，并且其深入探討了在室溫下長(zhǎng)期需求的難以形成具有可塑性鎂的新策略。同時(shí)促進(jìn)位錯(cuò)和抑制變形孿晶是一種有效的策略。該實(shí)驗(yàn)策略可以擴(kuò)展到通過(guò)識(shí)別哪些微結(jié)構(gòu)促進(jìn)或降低諸如強(qiáng)度和延展性等性質(zhì)來(lái)理解其他六邊形金屬的行為。。

文獻(xiàn)鏈接：Large plasticity in magnesium mediated by pyramidal dislocations?(Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aaw2843)

本文由CQR編譯。

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