中國科學(xué)院金屬研究所的李閣平課題組在IVB族金屬(鈦、鋯、鉿)的相變研究中取得了重要進(jìn)展。他們通過透射電子顯微鏡(TEM)技術(shù)，深入研究了扭轉(zhuǎn)變形高純金屬鉿中的密排六方結(jié)構(gòu)(HCP)向面心立方結(jié)構(gòu)(FCC)的相變行為，并揭示了這一相變過程的新機(jī)制。

IVB族金屬在室溫下通常為HCP結(jié)構(gòu)，在升溫過程中會發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，形成體心立方(BCC)結(jié)構(gòu)。然而，近年來有關(guān)IVB族金屬及其合金中出現(xiàn)FCC結(jié)構(gòu)的研究報(bào)道不斷，這一發(fā)現(xiàn)徹底顛覆了人們對這些金屬相變的傳統(tǒng)認(rèn)知。盡管FCC相作為IVB族元素中的全新物相引起了廣泛關(guān)注，但其形成機(jī)制一直存在爭議。

科研人員基于FCC相與基體的晶體幾何差異，曾提出Shockley不全位錯(cuò)在基體的每隔一層的{0001}基面上滑移可能導(dǎo)致HCP→FCC相變。然而，由于缺乏直接證據(jù)，這一相變機(jī)制并未被廣泛接受。

近期，李閣平課題組在前期研究的基礎(chǔ)上，通過TEM技術(shù)直接解析了B型FCC相變過渡態(tài)的12R長周期結(jié)構(gòu)，并確定了IVB族金屬中應(yīng)力誘導(dǎo)HCP→FCC相變的新路徑：HCP→BCT-like→12R→FCC。這一發(fā)現(xiàn)為理解IVB族金屬中的應(yīng)力誘導(dǎo)B型HCP→FCC相變過程提供了直接證據(jù)，填補(bǔ)了這一領(lǐng)域的空白。

相關(guān)研究工作由金屬研究所的胡嘉南博士(第一作者)、韓福洲特別研究助理(通訊作者)和李閣平研究員(通訊作者)等共同完成，并已在國際知名材料科學(xué)期刊《Scripta Materialia》上發(fā)表題為“Atomic scale investigation of the phase transformation path from HCP to FCC in high-purity hafnium during torsion deformation”的論文。

這一研究成果不僅深化了人們對IVB族金屬相變機(jī)制的理解，也為相關(guān)材料的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供了新的啟示。未來，科研人員將繼續(xù)深入探索IVB族金屬的相變行為，以期在材料科學(xué)和工程領(lǐng)域取得更多突破。