本报讯 日前，中科院沈阳金属所材料科学国家（联合）实验室固体原子像研究部叶恒强、杜奎研、博士生章炜与清华大学朱静、于荣等合作研究，利用球差校正电镜发现在Laves相金属间化合物中，位错通过反复地在上下两个不同的滑移面间来回跳跃，从而以波浪形状的路径向前滑移。这种位错滑移机制的产生归结于Laves相中不同原子层之间结合力的不同。这种特殊的变形机制，将有利于解释金属间化合物在高温变形时存在脆—韧转变的特性。该研究结果已在《物理评论快报》上发表。

 

由于金属间化合物具有复杂和特殊的结构，其位错滑移是一个复杂的过程，需要通过高温的热激活降低原子间的键合，从而使原子间的协调运动成为可能。但目前还没有足够的实验证据显示这个复杂滑移过程的具体步骤，以解释热激活是如何促进位错运动的。

 

研究人员利用球差校正电镜，在原子尺度上确定了Laves相中基面不全位错的核心结构，从而揭示了位错在一个柏氏矢量距离上的运动是由3个阶段组成的：首先，位错在结合力较弱的滑移面上以晶体学滑移的方式移动；接着，位错跳跃至另一个结合力较强的滑移面，以原子重整（shuffle）的方式实现三层原子的重新排列，从而避免了单纯晶体学滑移会造成的高能垒状态；最后，位错返回到原来的滑移面，继续晶体学滑移。由于位错在每个柏氏矢量距离的运动中都必须经历一次原子重整，因此位错的运动需要热激活的帮助才能完成。

 

另外，通过对位错周围的定量应变分析，也发现了这一特殊的位错结构周围具有异常的应变场分布。虽然利用Foreman模型计算出的位错周围的应变场分布和实验得到的大致相符，即滑移面上半部区域是压应变状态，下半部区域是拉应变状态，但是实验得到的拉应变却是一种花瓣形分布，与集中分布在位错正上方的压应变呈现非对称的形态，甚至在位错核心正下方没有任何应变分布。这种奇特的应变场分布，跟这种特殊的滑移过程导致的位错核心结构有很大关系。这也同时表明，要得到精确的位错应变场分布，尤其是在具有复杂结构的材料中，往往需要精确地确定位错核心结构。

 

Laves相中波状滑移机制的发现，不仅有助于理解金属间化合物的脆—韧转变，也将丰富对金属间化合物中位错运动机制的认识，同时也扩展了对于位错性质的认知和进一步理解。（周峰）

 

《科学时报》 (2011-06-30 A1 要闻)