本報訊 日前，中科院瀋陽金屬所材料科學國家（聯合）實驗室固體原子像研究部葉恆強、杜奎研、博士生章煒與清華大學朱靜、於榮等合作研究，利用球差校正電鏡發現在Laves相金屬間化合物中，位錯通過反覆地在上下兩個不同的滑移面間來回跳躍，從而以波浪形狀的路徑向前滑移。這種位錯滑移機制的產生歸結於Laves相中不同原子層之間結合力的不同。這種特殊的變形機制，將有利於解釋金屬間化合物在高溫變形時存在脆—韌轉變的特性。該研究結果已在《物理評論快報》上發表。
由於金屬間化合物具有複雜和特殊的結構，其位錯滑移是一個複雜的過程，需要通過高溫的熱激活降低原子間的鍵合，從而使原子間的協調運動成為可能。但目前還沒有足夠的實驗證據顯示這個複雜滑移過程的具體步驟，以解釋熱激活是如何促進位錯運動的。
研究人員利用球差校正電鏡，在原子尺度上確定了Laves相中基面不全位錯的核心結構，從而揭示了位錯在一個柏氏矢量距離上的運動是由3個階段組成的：首先，位錯在結合力較弱的滑移面上以晶體學滑移的方式移動；接著，位錯跳躍至另一個結合力較強的滑移面，以原子重整（shuffle）的方式實現三層原子的重新排列，從而避免了單純晶體學滑移會造成的高能壘狀態；最後，位錯返回到原來的滑移面，繼續晶體學滑移。由於位錯在每個柏氏矢量距離的運動中都必須經歷一次原子重整，因此位錯的運動需要熱激活的幫助才能完成。
另外，通過對位錯周圍的定量應變分析，也發現了這一特殊的位錯結構周圍具有異常的應變場分布。雖然利用Foreman模型計算出的位錯周圍的應變場分布和實驗得到的大致相符，即滑移面上半部區域是壓應變狀態，下半部區域是拉應變狀態，但是實驗得到的拉應變卻是一種花瓣形分布，與集中分布在位錯正上方的壓應變呈現非對稱的形態，甚至在位錯核心正下方沒有任何應變分布。這種奇特的應變場分布，跟這種特殊的滑移過程導致的位錯核心結構有很大關係。這也同時表明，要得到精確的位錯應變場分布，尤其是在具有複雜結構的材料中，往往需要精確地確定位錯核心結構。
Laves相中波狀滑移機制的發現，不僅有助於理解金屬間化合物的脆—韌轉變，也將豐富對金屬間化合物中位錯運動機制的認識，同時也擴展了對於位錯性質的認知和進一步理解。（周峰）
《科學時報》 (2011-06-30 A1 要聞)