Nat. Commun.：体心立方钨纳米晶体中的不稳定孪晶

兔兔

2020-05-19

在低堆垛层错面心立方（Fcc）金属的塑性变形中，孪晶的激活是一个普遍现象，但在室温和慢应变速率下的体心立方（Bcc）金属中很少发现孪晶。有鉴于此，美国匹兹堡大学Li Zhong、Scott X. Mao与太平洋西北国家实验室Chongmin Wang等人通过在原子尺度上进行原位透射电子显微镜（TEM），发现与大多数Fcc金属形成鲜明对比的是，Bcc金属中的大多数形变孪晶都是不稳定的，并且在卸载时会自发去孪晶。

本文要点：

1）研究人员通过原子原位TEM研究，发现Bcc钨（W）的孪晶稳定性和去孪晶过程与孪晶边界的类型密切相关。具体而言，Bcc金属中形变孪晶的稳定性受倾斜孪晶边界的独特界面结构控制。

2）定量分析表明，倾斜孪晶边界的高能量对去孪晶的驱动力有显著贡献，含有较高比例倾斜孪晶边界的孪晶具有较高的自发去孪晶速率。倾斜孪晶边界的形成可能是造成Bcc金属中孪晶低迁移率以及孪晶晶粒几何形状的原因。

这项工作揭示了Bcc金属中不稳定形变孪晶的潜在机理，并提供了对去孪晶行为的深刻理解，这对于Bcc金属中孪晶结构的设计和加工具有重要意义。对于不稳定的孪晶结构，添加适当的合金元素可能会降低界面能并稳定孪晶和位错结构，这为通过植入高密度纳米孪晶来提高Bcc金属的性能提供了可能性。

Xiang Wang, et al. Unstable twin in body-centered cubic tungsten nanocrystals. Nat. Commun. 2020, 11 (1), 2497.

DOI: 10.1038/s41467-020-16349-8.

https://doi.org/10.1038/s41467-020-16349-8