 众所周知，晶体材料的强度和塑性变形行为是由位错的运动和相互作用控制的，线缺陷携带着原子剪切增量。但是，在大多数晶体中，变形发生在作用于位错上的滑动力最大的晶面中。而体心立方金属（BCC）的塑性则更为复杂，剪切应力不是最高的滑移系统可能在低温下占主导地位，从而导致异常滑移。 日前，来自法国的Daniel Caillard等研究人员通过在透射电子显微镜（TEM）中使用原位拉伸测试，在体心立方金属的异常滑移方面取得重要进展。相关论文以题为Anomalous slip in body-centred cubic metals发表在最新一期《Nature》上。 论文链接： https://www./articles/s41586-022-05087-0
本研究发现，异常滑移源于高迁移率的多结结构（multi-junctions），即多于两个位错之间的结，其滑动速度比单个位错大几个数量级！这些多结是由简单的二元结与滑动位错的相互作用产生的。尽管弹性理论预测这些二元结在具有弱弹性各向异性的晶体（如钨）中应该是不稳定的，但实验和原子模拟都表明，这种结可以在动态条件下产生，这与几乎所有BBC结构金属（包括钨）中都存在异常滑移相一致。 图1a和b是两个不同的时间遵循相同的位错运动。取这两帧的差值，使位错在时间间隔内运动，初始位置和最终位置分别显示为黑色和白色，得到c中的图像。这种位错运动如d中示意图，滑动位错的初始和最终位置分别用实线和虚线画出来。滑动位错在薄箔表面留下的滑移痕迹，记为tr，对应于非晶体滑移面。当位错以平均速度5 nm/s量级的缓慢稳定运动时，位错沿螺杆方向变直。识别出了具有不同伯格矢量的4个位错族，由于它们在投影中的方向和长度不同，可以在图像中进行区分。
图1:铌中孤立螺位错的滑移。
图2：铌中螺位错四连接节点的快速滑移
图3：铌四位错节点形成的原子模拟。
图4：两1/2〈111〉螺型位错相交形成[010]晶界junction。 图5是导致异常滑移的机理示意图。P12平面上由b1和b2螺位错形成的网络与主滑移系统中滑动的位错b3相交。这种相互作用产生了高度移动的连接点，导致b1和b2位错在单个P12平面上的远距离滑动，以及b3和b4位错在许多平行滑移P34平面上的远距离滑动。
图5:导致异常滑移的机理。 |
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