《科学》发文丨西安交大团队发现锥面位错可主导亚微米金属镁的大塑性变形

西安交通大学单智伟教授团队经过广泛调研和深入讨论，决定采用以下有针对性的实验设计来系统研究镁中锥面位错的行为：

█  采用原位电镜纳米力学测试技术来解决样品几何形变、微观结构演化以及力学曲线三者之间一一对应的难题；

█  选取合适的加载方向来消除其它位错的干扰；

█  采用梯度样品设计来解决捕捉和表征单根位错难的问题；

█  运用三维图像重构技术来解决位错滑移面不易确定的难题；

█  并通过对比力学曲线的方式澄清了电子束影响的问题。

研究团队证明了最起码对亚微米尺度的纯镁而言，各种类型的锥面位错（刃、螺、混合型）不仅可以滑移，而且可以导致非常大的塑性变形。与块体材料相比，微纳米样品呈现出更高的屈服强度和流变应力。

因此，研究团队推测高应力促进了锥面位错的形核和滑移，进而提高了测试样品的塑性。

通过进一步深入分析，不仅确定了位错的滑移面，而且还清晰地观察到锥面位错的交滑移、位错偶极子的形成以及位错往复运动等此前尚未报道过的重要现象。

该研究为完善镁的塑性变形理论提供了重要的实验数据，并为高塑性镁合金的开发带来新的启发。

图1   亚微米尺寸镁的大塑性变形；

图2   实验观测到的塑性变形是由锥面位错滑移主导的；

图3   原位电镜捕捉到单根锥面位错的滑移；

图4   三维图像重构帮助解析锥面位错的形态及其滑移面

参与该工作的科研工作者还包括西安交通大学张磊教授、博士研究生杨楠、西安科技大学翟啸波博士、美国麻省理工学院李巨教授、约翰霍普金斯大学马恩教授、内华达大学博士研究生杨洋。

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