Acta Materialia： 孿晶界的高溫塑性

一、【導讀】

? ? ? ? 晶界（GB）強化被認為是結構材料發展的重要因素。長期以來，GBs對位錯起著障礙作用，并且可以通過一系列機制進行調節（例如：位錯可以通過GB滑移傳輸、進行位錯的反射和分解）。近年來，剪切耦合遷移、滑移和旋轉等機制，即具有階躍特征的位錯，受到了特別的關注。GB中的位錯傳輸或分解將取決于位錯的移動性，從而影響其在特定位置處逃逸現象。上述所有機制通常都需要位錯攀移，涉及固著臺階。從GB工程的角度來看，孿晶界一直備受關注，尤其是在其容易形成在低能堆垛層錯能金屬中。例如，納米孿晶銅由于晶粒細化而更堅固，同時由于位錯的遷移和沿孿晶面的運動而保持良好的延展性。普通孿晶界的分析已經趨于成熟。相干孿晶界在結構材料中特別重要，因為相干孿晶界可以通過阻止位錯運動的同時，保持沿其平面滑移來增強變形能力。晶格位錯與孿晶界的相互作用已通過實驗和數值方法進行了廣泛研究，但高溫下的弛豫和變形過程尚未完全了解。

二、【成果掠影】

? ? ? ? 為此，法國圖盧茲大學F. Mompiou等在原位應變過程中探索了純鋁相干孿晶的剪切耦合運動具有良好幾何構型。令人驚訝的是，孿晶界不會耦合剪切，而是通過傳播納米級非相干面輕微遷移。觀察到廣泛的位錯/GB相互作用。載入的位錯并不總是發生分解，但經常與GB發生反應，這可能導致相鄰晶粒中的晶間運動或位錯發射。孿晶界的內部斷開微觀結構通常會形成網絡，即使具有柔性特點，但發現會減弱晶間塑性，應該被強烈的控制在GB誘導機制中。

? ? ? ? 法國圖盧茲大學將F.Mompiou等人將此工作以“High temperature plasticity at twin boundary in Al: An in-situ TEM perspective”為題發表在金屬材料頂刊《Acta Materialia》上。

三、【核心創新點】

1、觀察到幾納米高割階在壓力下沿GB平面移動，證明雙相干孿晶為不連貫面。

2、詳細報告了位錯/GB相互作用，提供了高溫下位錯行為證據。

3、斷開網絡可以阻止位錯運動，但需要足夠靈活以允許變形沿GB平面傳播。

四、【數據概覽】

圖1 300℃下應變實驗的BF圖像。? 2023 Elsevier.

圖2 (a)曲線斷開運動后的兩幅圖及其差異在傾斜的GB中。(b)兩張圖片及其在152.5秒內76次斷開連接后的差異。(c)G1的立體投影。? 2023 Elsevier.

圖3 含有ASPE和純PEO基ASPE的ABCTP的電化學性質。? 2023 Elsevier.

圖4 插入晶格位錯后發生在GB中的反應：(a)移動斷開導致形成斷開連接；（b）。最初沿著移動、旋轉并最終沿著方向運動；(c)G1的立體投影。? 2023 Elsevier.

圖5 (a)由兩個斷開陣列（1和2）組成的GB區域。(b)在G2（不可見）中移動的位錯與斷開之間的反應形成斷開連接。? 2023 Elsevier.

五、【成果啟示】

? ? ? ? 作者通過原位應變實驗得到如下結論：a)沒有耦合剪切。僅觀察到幾納米高的臺階在壓力下沿GB平面移動，高度表明它們是不連貫面。b)報告了位錯/GB相互作用。在更廣泛的范圍內，盡管高溫允許爬升運動，但仍阻止了位錯傳播。這種傳輸的缺失與不利的配置是一致的。c)在更精細尺度上，對位錯吸收和釋放表明，需要考慮比位錯分解更復雜的機制來解釋間接傳輸。這些機制通過斷開反應和沿GB的滑移或攀移運動在特定時間發生，與其他結果保持一致。d)經常觀察到斷開網絡。斷開網絡實在塑性變形過程中通過晶格位錯結合/分解和相互作用形成，是由4個最短的DSC斷開組成，即3個Shockley斷開和一個Frank斷開。

(文：早早)

原文詳情：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.118877