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固-固马氏体相变涉及小于最近原子间距的集体原子位移，对材料的力学行为起着至关重要的作用。当与塑性相结合时，称为塑性变形诱发马氏体相变（PDIMT）。PDIMT与相变诱导塑性（TRIP）效应一起，显著提高了材料的整体塑性和加工硬化能力。复合合金（CCAs），包括高熵合金，是一类具有优异力学性能的新型高级结构金属。与传统合金一样，PDIMTs已被用于制造双相或多相异质结构CCA，从而实现理想的强度-塑性组合。例如，各种PDIMTs，如FeMnCrCoNi中的FCC→HCP， TiZrHfTaNb中的BCC→HCP， CoNiFeAlCu和FeMnCrCoNi中的FCC→BCC, Fe38.5Mn20Cr15Co20Si5Cu1.5 CCAs中的HCP→BCC，已经被证明可以增强强度-塑性组合。值得注意的是，CCA的独特特征(例如：组合物)可能对相变特性产生更复杂的影响，例如相稳定性和边界、相变条件、途径和动力学。因此，它可以导致控制的PDIMT的各种潜在原子运动机制的表现。因此，详细的原子尺度观测对于捕获CCAs中的PDIMTs并揭示相关机制是必要的。来自香港理工大学超精密加工技术国家重点实验室的Wenqing Yang等人揭示了通过严重塑性变形技术（即单点立方氮化硼车削（SPCBNT））加工的Fe45Mn35Cr10Co10 CCA的GNS表面层内显著的FCC→HCP→BCC PDIMT。超精密SPCBNT工艺可实现超高应变速率（甚至可达~ 105-106 s−1），从而产生高应力和应变场，从而细化和强化样品表面。值得注意的是，FCC→HCP→BCC PDIMT主要通过高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）识别，表现出独特的Nishiyama-Wassermann （N-W）取向关系（OR），不同于钢等金属的常规观察。此项工作揭示了一种新的原子运动机制，该机制涉及两组不全位错偶极子的合作以及相关的原子沿两个方向的选择，对实现FCC→HCP→BCC PDIMT至关重要。![]()
图1 （a-f）截面图：(a) OM图像，(b)不同深度的XRD图谱，(c) IPF图，(d)晶界图，(e)核平均错向（KAM）图，(f)晶粒尺寸和纳米硬度随深度的变化，(g)不同深度变形微柱的压缩工程应力-应变曲线及SEM图像
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图2 具有相应SAED模式的TEM图像分别显示：(a) un-SPCBNTed矩阵中的FCC相位和（b-c）在~ 40µm和~ 20µm深度形成的HCP板条，(d)最表层亮场和(e)暗场TEM图像，(f)原子傅里叶滤波图像，显示具有密集层错的纳米级HCP板条，(g)典型HRTEM图像显示纳米级HCP板条部分转化为BCC相，（h-i） FCC相、HCP相和BCC相的FFT衍射图；（j-k） FCC相、纳米级HCP板条和BCC相之间的界面
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图3 (a)典型的HRTEM图像和(b)相应的FFT衍射点显示FCC→HCP→BCC PDIMT。(c) FCC、HCP和BCC相沿[-110]FCC、[11-20]HCP和[00-1]bcc方向的FFT衍射点。(d)
FCC、HCP和BCC相间的ORs示意图。(e)从(a)获取的界面区域Eyy GPA图分析。(f)从(a)获取的原子傅里叶滤波图像。（g-h）原子傅里叶滤波图像、TEM图像及其对应的BCC相位沿[1-11]BCC方向投影的FFT图。(i)沿[00-1]BCC和[1-11]BCC方向投影的BCC相原子平面间距强度分布图
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图4 (a) HRTEM图像和插入的相应FFT图，（b-c） fcc和hcp相对应的FFT衍射点显示fcc→hcp相变。(d) fcc相和hcp相界面区域的原子傅里叶滤波图像。(e) fcc平面上三种肖克利部分位错的示意图。(f) HRTEM图像和（g-h）相应的FFT点显示hcp→bcc转换。（i-j）原子傅里叶滤波图像，(k)沿[1100]¯hcp方向在hcp和bcc相之间的扩散界面区域测量的原子间距。(l)沿[¯110]fcc//[1120]¯hcp//[001]¯bcc方向，从fcc到中间hcp和最终bcc相的晶格演化示意图。
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图5 原子运动机制用晶格对应关系图解说明。(a) BBOC模型完成的FCC→HCP→BCC过渡的晶格对应关系。(b) FCC→HCP→BCT跃迁由一组部分位错偶极子和相关的原子变换完成的晶格对应关系。(c)当前CCA中FCC→HCP→BCC转变的晶格对应关系；(d)沿[-1-10]fcc//[-1100]HCP//[100]BCC方向投影的晶格演化（从HRTEM视图旋转90度）。(e)与原子沿两个垂直方向形成BCC相有关的两组部分位错偶极子的示意图
综上所述，SPCBNT加工Fe45Mn35Cr10Co10 CCA的超强GNS表面层塑性变形诱发FCC→HCP→BCC PIDMT。微柱压缩试验表明，该表层具有优异的强度增强和良好的延展性。基于HRTEM观测，发现了FCC→HCP→BCC跃迁过程中具有独特的Nishiyama-Wassermann取向关系的新原子运动机制。与先前在钢中验证的BBOC模型不同，该CCA中的转变是由两组半部分位错偶极子和相关的原子沿两个垂直方向的改组合作完成的。这些发现为CCA中塑性变形引起的相变及其对先进结构材料的潜在影响提供了新的见解。相关研究成果以“A novel atomic
mechanism of fcc → hcp → bcc phase
transition in a gradient nanostructured compositionally complex alloy”为题发表在Materials Research Letters（Volume 12, 2024 -
Issue 12）上，论文作者为Wenqing Yang 等人。论文链接：
https://doi.org/10.1080/21663831.2024.2405228
