本期包含金屬材料領域論文10篇,涵蓋了馬氏體、中熵合金等,國內科研單位包括西安交通大學、燕山大學、上海交通大學、浙江大學等(通訊作者單位)。
Vol. 203 目錄
1. A high-strength heat-resistant Al−5.7Ni eutectic alloy with spherical Al3Ni nano-particles by selective laser melting
激光選區熔化制備含球形Al3Ni納米顆粒的高強度耐熱Al-5.7Ni共晶合金
2. Ferroelectric-relaxor boundary in La-modified Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 crossover showing enhanced dielectric and piezoelectric properties
La改性的 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3中的鐵電-弛豫邊界顯示增強的介電和壓電性能
3. Revealing atomic-scale vacancy-solute interaction in nickel
揭示鎳中原子級空位-溶質的相互作用
4. Effect of geometric lath orientation on fatigue crack propagation via out-of-plane dislocation glide in martensitic steel
幾何板條取向對馬氏體鋼中平面外位錯滑移所引起的疲勞裂紋擴展的影響
5. HfB2 ceramic polycrystals: A low-temperature metal-like ceramic at high temperatures?
HfB2多晶陶瓷:高溫下的低溫金屬狀陶瓷?
6. Anisotropic nitriding behavior upon formation of expanded hcp in Co-Cr alloys
在Co-Cr合金中形成膨脹hcp時的各向異性滲氮行為
7. Stress-dependent incipient plasticity of a face-centered-cubic-based Al0.3CoCrFeNi multi-principal element alloy with nano-scaled phase separation
具有納米級相分離的面心立方基Al0.3CoCrFeNi多主元素合金的應力相關初始塑性
8. Enhanced defect annihilation capability of the graphene/copper interface: An in situ study
石墨烯/銅界面增強的缺陷消除能力:原位研究
9. Fluence-dependent microstructure and nanomechanical property in Co-Ni-V medium entropy alloy thin films
Co-Ni-V中熵合金薄膜中的通量相關微觀組織和納米力學性能
10. In-situ TEM investigation of unfaulting behavior of Frank loops in FCC Pd during H2+ & He+ dual-beam irradiation
H2+和He+雙光束輻照時Frank環在FCC Pd中的無故障行為的原位TEM研究
SCRIPTA
Vol. 203, 1 Oct. 2021, 114034
1. A high-strength heat-resistant Al−5.7Ni eutectic alloy with spherical Al3Ni nano-particles by selective laser melting
激光選區熔化制備含球形Al3Ni納米顆粒的高強度耐熱Al-5.7Ni共晶合金
Junwang Deng, Chao Chen?, Xiaochun Liu?, Yunping Li, Kechao Zhou, Shengmin Guo
Chao Chen: pkhqchenchao@126.com, 中南大學
Xiaochun Liu: xcliu@csust.edu.cn, 長沙理工大學
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114034
摘要
傳統的高強度鍛造鋁合金對增材制造 (AM) 過程中產生的裂紋敏感,而共晶鋁合金能夠很好地進行打印。 為了探索AM制備的高強度耐熱鋁合金,在本文中,我們提出通過使用Al-5.7Ni合金來延遲凝固范圍,從而減輕裂紋形成趨勢。該合金AM部分的特征是均勻分布的球形 Al3Ni 納米顆粒,平均尺寸約為33 nm。它們與基體呈現出新的共格晶體學關系:<110>Al//<113>Al3Ni和{111}Al//{211}Al3Ni。這種無裂紋合金具有優異的機械性能,室溫拉伸強度為 410 MPa,300°C拉伸強度為 140 MPa,這主要歸功于彌散強化的Al3Ni納米顆粒具有優異熱穩定性。
SCRIPTA
Vol. 203, 1 Oct. 2021, 114042
2. Ferroelectric-relaxor boundary in La-modified Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 crossover showing enhanced dielectric and piezoelectric properties
La改性的 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3中的鐵電-弛豫邊界顯示增強的介電和壓電性能
Yang Yang?, Andong Xiao, Jiantuo Zhao?, Xiaobing Ren
Yang Yang: yangyangz@xjtu.edu.cn, 西安交通大學
Jiantuo Zhao: jtzhao@xjtu.edu.cn, 西安交通大學
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114042
摘要
系統研究了La改性的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3交叉陶瓷的介電和壓電性能。在滲透區域,有一個鐵電-弛豫邊界將鐵電態和弛豫態分開,這是由隨著溫度降低從弛豫到鐵電態的自發躍遷決定的。在鐵電-弛豫邊界處,與相鄰鐵電體相比,最大介電常數從18,200增加到23,500,壓電系數 (d33) 從300 pC/N 增加到450 pC/N,同時電應變從0.09%提高到0.12%。這些增強可能源于自發轉變的存在以及宏觀域和極性納米域配置的共存引起的極化旋轉的低能壘。這項工作表明交叉區域的鐵電-弛豫邊界可能成為提高鐵電材料介電和壓電性能的有效途徑。
SCRIPTA
Vol. 203, 1 Oct. 2021, 114036
3. Revealing atomic-scale vacancy-solute interaction in nickel
揭示鎳中原子級空位-溶質的相互作用
Felipe F. Morgado?, Shyam Katnagallu, Christoph Freysoldt, Benjamin Klaes, François Vurpillot, Jörg Neugebauer, Dierk Raabe, Steffen Neumeier, Baptiste Gault?, Leigh T. Stephenson?
Felipe F. Morgado: f.ferraz@mpie.de
Baptiste Gault: b.gault@mpie.de
Leigh T. Stephenson: l.stephenson@mpie.de
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114036
摘要
人們普遍認為,不同類型的晶體缺陷,例如空位或位錯,會極大地影響材料的物理和機械性能。然而,對固體中的單個空位進行成像并揭示它們的原子鄰域仍然是顯微鏡和微觀分析的前沿之一。在這里,我們研究了蠕變變形的二元Ni-2 at.% Ta合金。原子探針斷層掃描顯示 Ta的隨機分布。場離子顯微鏡,在密度泛函理論和飛行時間質譜法的對比解釋下,證明了Ta與空位的正相關,支持了先前由原子模擬預測的正溶質空位相互作用。
SCRIPTA
Vol. 203, 1 Oct. 2021, 114045
4. Effect of geometric lath orientation on fatigue crack propagation via out-of-plane dislocation glide in martensitic steel
幾何板條取向對馬氏體鋼中平面外位錯滑移所引起的疲勞裂紋擴展的影響
Shohei Ueki, Yoji Mine?, Xinyu Lu, Yu Lung Chiu, Paul Bowen, Kazuki Takashima
Yoji Mine: mine@msre.kumamoto-u.ac.jp
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114045
摘要
使用三維電子背散射衍射 (3D-EBSD) 技術檢測中碳鋼馬氏體板條疲勞裂紋尖端前的應變累積。本研究的目的是解釋由于平面外滑移激活而導致的裂紋擴展機制,其Burgers矢量沒有裂紋擴展方向的分量,對疲勞裂紋擴展具有很高的抵抗力。3D-EBSD分析顯示晶體中幾乎沒有取向差,同時粗板條中的疲勞裂紋擴展有利于在其縱向方向上的位錯滑動。這表明這些板條有助于應變調節。相反,應變優先累積在不利于縱向滑動的粗板條中,促進裂紋擴展。這表明馬氏體板條的幾何各向異性和分布支配著馬氏體碳鋼的疲勞裂紋擴展阻力。
SCRIPTA
Vol. 203, 1 Oct. 2021, 114037
5. HfB2 ceramic polycrystals: A low-temperature metal-like ceramic at high temperatures?
HfB2多晶陶瓷:高溫下的低溫金屬狀陶瓷?
Eugenio Zapata-Solvas, Bibi Malmal Moshtaghioun, Diego Gomez-Garcia?, Arturo Dominguez-Rodriguez, William E. Lee
Diego Gomez-Garcia: dgomez@us.es
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114037
摘要
二硼化鉿(HfB2)是一種耐高溫(在3000°C以上熔化)陶瓷,在高溫下具有許多潛在的應用。 為了使其能夠在特定溫度下長時間使用,必須了解其高溫可塑性。本文研究了在900°C和 2000°C 之間的溫度下,在空氣和還原性氣氛中的機械響應,解釋了低溫下緊湊包裝金屬塑性的經典模型框架中的數據。特別是,評估了弗里德爾定律和位錯模式的相似性原則。這表明HfB2是具有“金屬”機械性能的陶瓷材料的一個獨特例子。
SCRIPTA
Vol. 203, 1 Oct. 2021, 114041
6. Anisotropic nitriding behavior upon formation of expanded hcp in Co-Cr alloys
在Co-Cr合金中形成膨脹hcp時的各向異性滲氮行為
Maryam Akhlaghi?, Stenfan Martin, Johannes Dallman, Rainer Hock, Carolin Korner, Andreas Leineweber
Maryam Akhlaghi: maryam.akhlaghi@fau.de
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114041
摘要
本文研究了具有初始hcp晶體結構的Co-Cr合金在氣態氮化后從六方密堆積(hcp)到面心立方 (fcc)晶體結構的轉變。在400°C低溫滲氮的早期階段,X射線衍射圖中hcp基板反射的低角度側的新反射可歸因于hcp相的形成及表面的晶格膨脹。長時間的氮化處理和在較高溫度下的氮化會導致這種膨脹的hcp轉變為膨脹的fcc。上述所觀察到的各項異性轉變發生在不同取向的hcp 晶粒上。相對于滲氮方向,基面滑移模式的最高施密德因子在hcp方向上的轉變較慢。這是從滲氮早期發展的宏觀應力及其對hcp變體塑性各向異性變形的影響的角度進行討論的。
SCRIPTA
Vol. 203, 1 Oct. 2021, 114053
7. Stress-dependent incipient plasticity of a face-centered-cubic-based Al0.3CoCrFeNi multi-principal element alloy with nano-scaled phase separation
具有納米級相分離的面心立方基Al0.3CoCrFeNi多主元素合金的應力相關初始塑性
L.J. Zhang, P.F. Yu, C.Z. Zhang, J.T. Fan, G. Li?
G. Li: gongli@ysu.edu.cn, 燕山大學
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114053
摘要
通過測量具有納米級相分離的面心立方Al0.3CoCrFeNi多主元素合金中的第一次彈出行為來探測應力相關的初始塑性。大量壓痕測量表明,最大剪切應力的雙峰分布的操作與不同的位錯成核位點有關。這種雙峰分布現象可用于表征合金的結構異質性。計算活化體積和位錯成核率以進一步研究不同的位錯成核機制。
SCRIPTA
Vol. 203, 1 Oct. 2021, 114001
8. Enhanced defect annihilation capability of the graphene/copper interface: An in situ study
石墨烯/銅界面增強的缺陷消除能力:原位研究
K.M. Yang, P.Z. Tang, Q. Zhang, H.Y. Ma, E.Q. Liu, M. Li, X. Zhang, Jin Li? ,Y. Liu, T.X. Fan?
Jin Li: lijin2019@hit.edu.cn, 哈爾濱工業大學(深圳校區)
T.X. Fan: txfan@sjtu.edu.cn, 上海交通大學
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114001
摘要
眾所周知,高能重離子輻射通常會引起缺陷并最終導致材料降解。界面,例如大角度晶界(HAGB),通常用作缺陷吸收處以減輕輻射損傷。然而,HAGB在輻射過程中通常是不穩定的。 在這里,我們通過在透射電子顯微鏡下使用原位Kr++離子輻照來研究石墨烯(Gr)/Cu復合材料的界面輻照響應。結果表明,與Cu中的HAGB相比,Gr/Cu界面表現出更高的缺陷湮滅能力。此外,原子模擬表明Gr/Cu界面的應力場范圍略高和較大,這有助于增強缺陷吸收能力。目前的發現對于理解和設計具有優異輻照耐受性的新型碳/金屬復合材料至關重要。
SCRIPTA
Vol. 203, 1 Oct. 2021, 114050
9. Fluence-dependent microstructure and nanomechanical property in Co-Ni-V medium entropy alloy thin films
Co-Ni-V中熵合金薄膜中的通量相關微觀組織和納米力學性能
Min Hu, Qingping Cao?, Xiaodong Wang, Dongxian Zhang, Jian-Zhong Jiang?
Qingping Cao: caoqp@zju.edu.cn, 浙江大學
Jian-Zhong Jiang: jiangjz@zju.edu.cn, 浙江大學
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114050
摘要
通過調節沉積功率,合成了一系列以納米柱狀方式生長的具有不同微觀組織和形貌的 Co-Ni-V中熵合金薄膜。隨著通量的增加,結晶度和納米柱的尺寸都經歷了先增加然后減少的過程,這受吸附原子表面擴散與沉積速率競爭的控制。同時,能流的連續強化歸因于低注量下的結合改善和邊界的減少以及高注量范圍內的非晶化強化作用。
SCRIPTA
Vol. 203, 1 Oct. 2021, 114047
10. In-situ TEM investigation of unfaulting behavior of Frank loops in FCC Pd during H2+ & He+ dual-beam irradiation
H2+和He+雙光束輻照時Frank環在FCC Pd中的無故障行為的原位TEM研究
Yipeng Li, Guang Ran?, Qing Han, Yong Xin, Xinyi Liu, Xiaoqiu Ye
Guang Ran: gran@xmu.edu.cn, 廈門大學,福建核工程研究中心
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114047
摘要
在塑性變形、淬火或粒子照射下,有缺陷的弗蘭克位錯環 (FDL) 可以轉變為無故障的完美位錯環 (PDL)。在這里,我們報告了通過透射電子顯微鏡中的原位離子輻照對鈀 (Pd) 中 FDL的無缺陷過程的直接觀察。 結果表明,FDL的無缺陷過程是三個過程的組合,涉及相鄰FDL之間的相互作用、FDL和PDL之間的相互作用以及FDL內Shockley部分位錯的形核和生長。同時,氣泡傾向于在位錯環內成核,PDLs比 FDLs捕獲更多的He/H2,這首次證實了輻照誘導的環在Pd的老化中起著重要作用,并且無缺陷加強了這一過程。