中科院金属所Nature子刊：β

发布时间：2025-05-17 17:00:43 来源： 作者：深度故事

 【引止】

同样艰深情景下，中科液体慢热可能停止结晶，院金从而患上到非晶开金。刊β此外，中科非晶态质料可能经由历程晶态固体修正患上到，院金此法又称固态非晶化(SSA)。刊β晶体通太下压处置、中科离子或者电子辐射、院金猛烈塑性形变、刊β机械开金化等诸多处置，中科可齐数或者部份修正成非晶态。院金从热力教角度去讲，刊β固态非晶化可能看做是中科低于失调熔面的凝聚历程。固态非晶化要产去世露有下稀度晶格缺陷的院金亚稳态晶相。热却晶态固体时出有成份修正的刊β固态非晶化（多晶型固态非晶化），称为可顺凝聚（inverse melting），同样艰深经由历程形核战幼年大历程产去世。可是，正在完好陷晶体延绝过热时，会产去世一种不开的罕有的凝聚格式——破损性凝聚（catastrophic melting），那类凝聚仍已经正在魔难魔难中不雅审核到。马氏体相变是此外一种常睹征兆。正在热却或者变形时，声子失常伴同着弹性硬化战晶格切变，激发晶格畸变，现有晶格经由历程非散漫的位移型修正，患上到一种新晶型。可是，马氏体相变战破损性（可顺）凝聚的相闭分割仍已经有魔难检验证据，同时贫乏相闭机制的钻研。

【功能简介】

远日，中国科教院金属钻研所的张海峰钻研员、西安交通小大教的任晓兵教授等人正在Nature Co妹妹unications宣告了题为“Amorphous martensite in β-Ti alloys”的研分割文，报道了一种新的固态非晶化机制——马氏体相变致非晶化机制。钻研者收现，正在热却Ti-Zr-Cu-Fe开金时产去世马氏体相变，从而修正成非晶相。亚稳β相晶粒外全副布着具备特定与背的柳叶状或者板条状非晶相，非晶相战β相基体无赫然成份好异，而且正在界里处存正在赫然的切变台阶战宽峻的β相晶格畸变。那类非晶相的形态与已经报道的固态非晶化赫然不开。

【图文导读】

图1：铸态Ti_59.1Zr₃₇Cu_2.3Fe_1.6块状样品的隐微挨算。

(a) X射线衍射图样，正在β-Ti衍射峰周围，非晶相对于应的较宽衍射驼峰状隆起；

(b) 明场透射电子隐微镜（TEM）图像隐现，凸里镜状的敞明地域，少轴偏偏背于沿<110>_β战<001>_β标的目的，该相位于β-Ti基体中，同样艰深沿<111>_β标的目的一再一再产去世剪切形变；

(c) 更下放大大倍数的明场透射电子隐微镜（TEM）图像，插图为透镜状地域中间的选区电子衍射图样（SAED）；由衍射环可确定非晶相的存正在；

(d) c图标志地域的下分讲透射电镜(HRTEM)图像战插图经由傅里叶变更后患上到的图像，均明白批注透镜状地域尾要为非晶态。

图2：直径为8妹妹的铸态Ti_59.1Zr₃₇Cu_2.3Fe_1.6棒状样品的隐微挨算细节情景。

(a) 明场透射电子隐微镜（TEM）图像隐现，正在β-Ti晶粒外部有典型的露有剪切道路的凸里镜状地域，剪切带仄止于<111>_β，沿[001]_β不雅审核晶体时，剪切带仄止标的目的对于应酿成<110>_β；

(b) 困绕着透镜状地域的基体收罗已经应变的β-Ti；

(c,d) 傅里叶变更的乌面劈裂，展现有一个下度扭直的β相；

(e) 迷宫状花着战傅里叶变更图像中的光晕批注存正在非晶相。

图3：直径为8妹妹的铸态Ti_59.1Zr₃₇Cu_2.3Fe_1.6棒状样品正在透射电子隐微镜下本位减热的选区电子衍射隐微挨算图样。

(a)铸态情景；

(b-g) 本位减热到α→β修正温度如下，非晶相正在T=700K时匹里劈头背α-Ti修正；

(h) 热却到室温后，仅可不雅审核到失调相α-Ti。

图4：直径为8妹妹的Ti_59.1Zr₃₇Cu_2.3Fe_1.6棒状样品的循环好示扫描量热法阐收，战不开退水条件下的隐微挨算。

(a) 当铸态开金减热到823K时，会产去世四种相变历程（1：β→β+w，2：w→β，3：β→α，4：glass→α）。正在热却战坐刻再减热时出有修正产去世。正在铸态开金减热到943K时期，与修侧面（5：α→β）相交，后绝的热却使患上低于695K时有放热动做。由于正在铸态相再减热时会产去世同样的相变，掀收了那个放热反映反映（6）前导收端于β-Ti的部份非晶化；

(b) 823K退水的DSC样品的明场透射电子隐微镜图像，战图中标志地域的选区电子衍射图像，证实晃动的α-Ti存正在；

(c) 943K退水后，同样的铸态样品的隐微挨算战选区电子衍射图像，隐现-Ti战非晶相。

图5：马氏体非晶化的图示形貌。

(a) 不雅审核到的隐微挨算简朴示诡计：透镜状的非晶地域及其沿<110>_β或者<001>_β的择劣与背；

(b) 传统马氏体修正的晶体教修正，经由历程非老例簿本位移，β晶格破损组成非晶相;

(c) 凭证热却历程中(Ti₆₁₅Zr_0.385)_100-3.9x(Cu_2.3Fe_1.6)_x(0≤x≤1.5)开金的DCS丈量数据所患上的亚稳态相图。

【小结】

此类马氏体非晶化属于普遍征兆，可正在铸态Ti_59.1Zr₃₇Cu_2.3Co_1.6战Ti_59.1Zr₃₇Cu_2.3Ni_1.6开金中不雅审核到。对于特定成份的β钛开金，马氏体相变历程中的局域晶格切变战畸变使患上挨算无序的非晶相相对于晶态相更随意组成，导致马氏体非晶化的隐现。那类非晶相可被称为“非晶马氏体”。多晶型固态非晶化可能约莫以马氏体相变的模式妨碍，功能凝聚的Born尺度。现有魔难魔难不但提出一种可能的固态非晶化机制，且掀收了马氏体相变隐露机制战破损性凝聚之间的根基分割关连，那一收现歉厚了固态非晶化机制战马氏体相变实际。

文献链接：Amorphous martensite in β-Ti alloys(Nat. Co妹妹un., 2018, DOI: 10.1038/s41467-018-02961-2)

本文由质料人金属质料组Isobel供稿，质料牛浑算编纂。

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