科學家發現馬氏體相變致非晶化機制

通過「晶態相非晶相」轉變的固態非晶化是一種有別於熔體快淬獲得非晶相的物理機制。目前發現的固態非晶化方式包括多層膜成分擴散導致非晶化、機械合金化導致非晶化、壓力和嚴重塑性變形導致非晶化、離子輻照導致非晶化以及過飽和固溶體連續冷卻導致非晶化等。

近日，中國科學院金屬研究所瀋陽材料科學國家（聯合）實驗室非平衡金屬材料研究部研究員張海峰團隊，與西安交通大學、北京科技大學、德國Leibniz固體材料所以及奧地利科學院Erich Schmid材料所科研人員合作，發現了一種新的固態非晶化機制——馬氏體相變致非晶化機制。

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，研究發現亞穩b相晶粒內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，並在界面處存在明顯的切變台階以及嚴重的b相晶格畸變。這種非晶相的形態與已報道的固態非晶化明顯不同。研究提出了一種「馬氏體相變致非晶化」機制：亞穩b型(Ti0.615Zr0.385)100-3.9x(Cu2.3Fe1.6)x(x=1)合金在冷卻過程中，高溫穩定的體心立方結構變得不再穩定，出現兩種聲子軟化模式：T1 1/2 (1,1,0)和L 2/3 (1,1,1)。前者導致b相轉變為a￠/a2馬氏體，後者導致晶面b部分移位形成w相。而對於特定成分的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構無序的非晶相相對於晶態a￠/a2/w相更容易形成，導致馬氏體非晶化的出現（如圖）。這種非晶相可被稱為「非晶馬氏體」。這一發現豐富了固態非晶化機制和馬氏體相變理論。

研究工作得到了國家自然科學基金委項目等的資助，2月6日相關研究成果在線發表在Nature Communications上。

(Ti0.615Zr0.385)100-3.9x(Cu2.3Fe1.6)x(x=1)合金的微觀組織、非晶化機制及亞穩相圖

來源：中國科學院金屬研究所

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