通過“晶態(tài)相→非晶相”轉(zhuǎn)變的固態(tài)非晶化是一種有別于熔體快淬獲得非晶相的物理機(jī)制。目前發(fā)現(xiàn)的固態(tài)非晶化方式包括多層膜成分?jǐn)U散導(dǎo)致非晶化、機(jī)械合金化導(dǎo)致非晶化、壓力和嚴(yán)重塑性變形導(dǎo)致非晶化、離子輻照導(dǎo)致非晶化以及過飽和固溶體連續(xù)冷卻導(dǎo)致非晶化等。

    近日，中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家（聯(lián)合）實(shí)驗(yàn)室非平衡金屬材料研究部研究員張海峰團(tuán)隊(duì)，與西安交通大學(xué)、北京科技大學(xué)、德國Leibniz固體材料所以及奧地利科學(xué)院Erich Schmid材料所科研人員合作，發(fā)現(xiàn)了一種新的固態(tài)非晶化機(jī)制——馬氏體相變致非晶化機(jī)制。

    在研究直接凝固（Ti0.615Zr0.385）100-3.9x（Cu2.3Fe1.6）x （x=1）合金的相變過程中，研究發(fā)現(xiàn)亞穩(wěn)b相晶粒內(nèi)部分布著具有特定取向的柳葉狀或板條狀非晶相（如圖），非晶相和b相基體無明顯成分差別，并在界面處存在明顯的切變臺階以及嚴(yán)重的b相晶格畸變。

合金的微觀組織

    這種非晶相的形態(tài)與已報(bào)道的固態(tài)非晶化明顯不同。研究提出了一種“馬氏體相變致非晶化”機(jī)制：亞穩(wěn)b型（Ti0.615Zr0.385）100-3.9x（Cu2.3Fe1.6）x （x=1）合金在冷卻過程中，高溫穩(wěn)定的體心立方結(jié)構(gòu)變得不再穩(wěn)定，出現(xiàn)兩種聲子軟化模式：T1 1/2 （1,1,0）和L 2/3 （1,1,1）。

    前者導(dǎo)致b相轉(zhuǎn)變?yōu)閍?/a?馬氏體，后者導(dǎo)致晶面{222}b部分移位形成w相。而對于特定成分的b鈦合金，馬氏體相變過程中的局域晶格切變和畸變使得結(jié)構(gòu)無序的非晶相相對于晶態(tài)a?/a?/w相更容易形成，導(dǎo)致馬氏體非晶化的出現(xiàn)（如圖）。這種非晶相可被稱為“非晶馬氏體”。這一發(fā)現(xiàn)豐富了固態(tài)非晶化機(jī)制和馬氏體相變理論。

非晶化機(jī)制及亞穩(wěn)相圖

    研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目等的資助，2月6日相關(guān)研究成果在線發(fā)表在Nature Communications上。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-018-02961-2

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