氢介导FCC/BCC双相结构显著增强纳米钼延展性

《Nature Communications》：Hydrogen-stabilized dual-phase architecture enables ductility in refractory molybdenum nanowires

　　

摘要

提高纳米尺度难熔体心立方（BCC）金属的延展性仍然具有挑战性，因为有限的位错迁移能力可能导致过早的脆性断裂。在此，我们表明，通过非平衡电子束激发（电流或电子束辐照），可以在钼纳米线（NWs）中形成面心立方（FCC）/BCC双相结构。原子尺度表征和第一性原理计算表明，间隙氢稳定了纳米线表面的FCC相。双相纳米线沿[011]方向表现出约41.4%的均匀延伸率，相对于单相BCC纳米线提高了约300%。观察到的变形涉及两个氢介导的过程：(1)在早期塑性变形过程中，通过分数位错滑移进行两步FCC到BCC的转变，这缓解了局部应力集中，从而抑制了表面裂纹的产生；(2)氢通过改变表面能和亚稳层错能来促进位错形核，从而维持塑性流动并延迟失效。这些结果表明，氢介导的相变和位错形核增强了纳米尺度钼的可变形性。