超快冲击压缩下钨晶格脆化机制

近期，武汉大学和法赫德国王石油与矿产大学研究者共同采用大尺度分子动力学方法研究了在超快冲击压缩应变下钨晶格的脆化机制，表现为不同晶格缺陷种类的增殖演化及相互作用，包括位错增殖与运动、空位演化、缺陷原子团簇对位错滑移的钉扎效应等。

金属钨及其合金材料因有较高的机械强度、优异的耐腐蚀性与抗辐射性，而在核反应堆、高强度装甲等方面有着广阔的应用前景。然而，钨合金本身的硬脆性及高辐射环境中辐射损伤产生的应力裂纹、位错环和气泡等缺陷，都极大地降低了其机械强度和使用寿命。

激光冲击强化是一种先进的金属材料表面强化技术，激光诱导的等离子体冲击效应在金属表层产生的超快压缩形变可以有效改善金属表面的机械强度、耐腐蚀性和疲劳寿命等。因而研究超快应变下钨晶格内的缺陷演化过程，对推动钨基合金材料的强化、脆化及缺陷研究具有重要意义。

分子动力学研究表明，在超快压缩应变下，金属钨比铁拥有更强的硬脆性，空位缺陷的存在促进了缺陷网结构的扩展及自身周围区域的位错成核，从而缩短了钨晶格的弹性变形阶段，降低了屈服应变和弹性极限强度。位错的成核生长、快速增殖及滑移运动是晶格塑性形变的主要现象，位错的运动加速了晶格的屈服过程，降低了钨晶格的弹性力学性能。

大量位错的相互缠结及复杂缺陷网结构对位错运动的钉扎效应可以有效提升晶格的力学性能，同时也增强了晶格的硬脆性，是金属晶格应变强化的主要机制。这些原子水平的认知丰富了钨基金属强化与缺陷演变的理论体系，对钨基金属材料的设计和制造有重要的参考意义。

• < 上页
• 下页 >