在多晶金属材料中，塑性变形伴随着因位错滑移引起的晶格旋转。在三维空间中，这些晶格旋转需要非损伤方法以表征。到目前为止，现有表征方法仅限于微米尺度的晶粒尺寸。
今日，重庆大学Qiongyao He，吴桂林Guilin Wu，黄晓旭Xiaoxu Huang等，在Science上发文，在原位纳米力学测试前后，利用透射电子显微镜中的三维取向映射，跟踪了纳米晶镍中单个晶粒的晶格旋转。
许多较大尺寸的晶粒经历了意想不到的晶格旋转，将其归因于卸载过程中，晶格旋转的逆转过程。这种固有的可逆旋转，源于反向应力驱动的位错滑移过程，该过程对于较大的晶粒更为活跃。这为纳米晶金属的基本变形机制提供了见解，并将有助于指导材料设计和工程应用的策略。
图1. 在纳米晶镍金属中，形变诱导结构变化的透射电子显微镜三维取向成像技术orientation mapping in a transmission electron microscope，3D-OMiTEM表征
图2. 在纳米晶镍金属中，变形诱导晶体旋转的量化。
图3.原位TEM观察，显示了纳米晶粒的可逆旋转。
图4. 纳米晶镍金属的变形机制。
准确确定材料如何变形是更好的工程和设计的关键所在。该项研究，利用三维显微镜技术，基于变形循环跟踪多晶镍中的晶粒。研究发现，这些晶粒不仅在两个方向上旋转，而且有时还经历晶格的内部旋转。这种意外的晶格旋转，更经常发生在较大的晶粒中，并且是由于一种称为背应力back stress的现象，该现象驱动产生旋转的位错滑移。这一发现代表了一种重要而独特的适应变形的机制，并可能产生更好的材料设计。
小编：四川金中德科学技术研究院
来源：今日新材料
