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科學(xué)家揭示高壓下缺陷誘導(dǎo)馬氏體相變新機(jī)制 高壓下可形成全新馬氏體相變

來源:中國科學(xué)報(bào) 時(shí)間:2022-03-08 09:58:45

材料在極端環(huán)境下的變形和性能退化機(jī)理一直是力學(xué)研究的熱點(diǎn),尤其是高溫、高壓環(huán)境。近日,華東理工大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院特聘副研究員陳浩與合作者通過結(jié)合原位Laue X射線衍射實(shí)驗(yàn)、分子動力學(xué)模擬以及大變形馬氏體相變理論,揭示了一種由位錯(cuò)缺陷誘導(dǎo)的馬氏體相變新結(jié)構(gòu),相關(guān)研究在《自然—通訊》發(fā)表并被列入亮點(diǎn)頁面。

由于硅的馬氏體相變具有很高的各向異性,所以并不遵循經(jīng)典的晶體學(xué)理論方程。研究人員發(fā)現(xiàn),在高壓下,硅由大變形的Si I和Si II第三變量結(jié)合組成的納米條帶,構(gòu)成新的馬氏體相變結(jié)構(gòu)。通過大變形馬氏體相變理論推導(dǎo),可以發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)讓界面不匹配度最小化,從而降低了系統(tǒng)整體的變形能。

在不含位錯(cuò)的硅試樣原位X射線衍射實(shí)驗(yàn)中,研究人員沒有發(fā)現(xiàn)孿晶條帶和大變形Si I。但通過預(yù)置位錯(cuò)的Si試樣,可以同時(shí)發(fā)現(xiàn)孿晶條帶和大變形Si I條帶的出現(xiàn)。分子動力學(xué)模擬和原位X射線衍射實(shí)驗(yàn)互相驗(yàn)證了這種新的馬氏體相變結(jié)構(gòu)。

“大變形的Si I可引起局部大界面應(yīng)力并導(dǎo)致Si進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為其他馬氏體相,甚至非晶相Si。”陳浩告訴《中國科學(xué)報(bào)》,“因此,進(jìn)一步加壓載荷將會引起其他新的馬氏體相變,值得未來進(jìn)一步研究。”

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標(biāo)簽: 高壓環(huán)境 缺陷誘導(dǎo) 馬氏體相變機(jī)制 分子動力學(xué)

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