復(fù)相合金中除基體相之外，通常還會有第二相的存在。當(dāng)?shù)诙�相以�?xì)小彌散狀的微粒均勻分布于基體相中時，將會產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化效果，這種強(qiáng)化作用稱為第二相強(qiáng)化。通常認(rèn)為第二相顆粒是在合金機(jī)械性加工（鍛造、擠壓、軋制等）過程中，伴隨著周圍基體變形而發(fā)生尺寸的細(xì)化。雖然，近些年國內(nèi)外相關(guān)研究人員針對第二相的變形和破碎行為開展了大量研究工作，并取得了一系列的實驗進(jìn)展，但是多數(shù)研究都是基于與基體之間具有特定晶體學(xué)取向關(guān)系的共格析出相開展的，結(jié)果表明其尺寸細(xì)化主要借助基體中位錯的切割作用實現(xiàn)。事實上，除了上述第二相顆粒之外，合金中的多數(shù)第二相與基體之間不存在特定位向關(guān)系，或者在變形過程中丟失它們與基體之間原本存在的位向關(guān)系。

鋯合金中的第二相是影響合金顯微組織、力學(xué)性能、抗氧化和耐腐蝕性能的主要因素之一，通常要求其在合金冷、熱塑性變形后呈細(xì)小彌散狀分布于基體中。對于第二相變形和破碎特征的研究，是理解其尺寸細(xì)化機(jī)制的關(guān)鍵，也是實現(xiàn)鋯合金組織優(yōu)化的基礎(chǔ)。然而鑒于鋯合金中第二相顆粒的尺寸限制，目前為止對它們變形特征和尺寸納米化過程的了解仍十分有限。

近期，來自中國科學(xué)院金屬研究所的李閣平課題組借助透射電子顯微表征手段，系統(tǒng)研究了800℃高溫壓縮Zr-4合金基體中的第二相變形特征，并以此推演了其尺寸納米化機(jī)制。研究表明，高溫壓縮變形使得多數(shù)第二相實現(xiàn)了尺寸的細(xì)化，但是仍然存在少數(shù)未發(fā)生納米化的第二相顆粒。進(jìn)一步分析表明，這些第二相顆粒絕大多數(shù)為FCC結(jié)構(gòu)的Zr(Fe,Cr)2相，并且它們與基體之間普遍不存在特定位向關(guān)系。觀察發(fā)現(xiàn)，這些第二相只發(fā)生了局部的變形和開裂，但是整體上并未表現(xiàn)出明顯塑性。

通過對這些處于尺寸納米化過渡狀態(tài)的第二相微觀特征細(xì)致分析，可以確定這些非共格析出相的進(jìn)一步尺寸細(xì)化的方式主要包括{112}面的剪切脆斷，以及周圍納米顆粒輔助的彎曲脆斷兩種。該文的研究結(jié)果對于理解鋯合金中納米第二相高溫變形和尺寸細(xì)化機(jī)制，以及實現(xiàn)鋯合金加工工藝的優(yōu)化等都具有重要意義。相關(guān)研究結(jié)果以題為“Nano-refinement of the face-centered cubic Zr(Fe,Cr)₂ secondary phase particles in Zircaloy-4 alloy via localized-shearing/bending-driven fracture under high-temperature compression”發(fā)表于Journal of Materials Science and Technology上，論文第一作者為韓福洲特別研究助理，通訊作者為李閣平研究員。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.04.063