面心立方结构材料形变孪晶形核新路径

mishu

      面心立方(FCC)结构材料是世界上应用最广泛和最基础的结构材料。形变孪晶是面心立方结构材料塑性加工变形的基本方式之一，其对发展强韧化材料及其加工制造工艺具有重大意义。经典形变孪晶形核理论认为形变孪晶通过在密排原子面上，层与层之间连续发射偏位错（产生层错）形核。但这种经典孪晶形核理论无法解释长期困扰该领域的一个重大基础科学问题：具有高孪晶形核能垒(例如Pt、Al、Ni等材料）的面心立方结构材料在粗晶中无变形孪晶产生，而其纳米多晶体系却有大量形变孪晶。近日，北京工业大学韩晓东研究团队在张泽院士指导下，基于发展的原创性实验方法，对Pt纳米晶中孪晶形核过程进行了原位原子尺度动态研究，发现并提出了新的孪生路线，解决了长期困扰该领域的一个基础性科学问题。

       近日，来自北京工业大学的韩晓东教授、日本东北大学的陈明伟教授、美国佐治亚理工学院的朱廷教授(共同通讯作者)、浙江大学张泽院士、美国约翰霍普金斯大学马恩教授、美国伦斯勒理工学院张绳百教授、吉林大学李贤斌教授、北京科技大学腾蛟教授等，在Nat. Commun.上发表了一篇关于纳米晶Pt孪晶形核行为及原子机理的文章，题为“New twinning route in face-centered cubic nanocrystalline metals”。 该论文共同第一作者为北京工业大学韩晓东教授团队的年轻教师王立华以及北京科学计算研究中心管鹏飞研究员。论文报道了由晶界发射偏位错，Pt纳米多晶体系的孪晶形核过程的原位原子尺度观察。与经典的孪生路线不同，形变孪生是由两个相隔一个原子层的堆垛层错（由偏位错发射产生）形核开始，然后在这两个堆垛层错之间再发射偏位错直接形核孪晶。通过这条路径，三层的孪晶形核可以不通过逐层发射偏位错实现，且形核势垒远低于传统孪晶形核路径。