《Nature Commun》：发现一种新的位错环扩散机制！

位错环在材料中的迁移率，是理解材料机械强度以及形变和辐射引起的微观结构演化的主要因素。在体心立方(BCC)铁中，普遍认为<100>的间隙位错环一旦形成是不运动的。

近日，来自山东大学、中科院、吉林大学、北航、湖南大学、美国密歇根大学等单位的研究者，利用自适应加速分子动力学(SSAMD)发现了<100>间隙位错环的一种新的扩散机制。如需观看此文更多视频请关注抖音账号：材料科学网。相关论文以题为“Mechanisms for <100> interstitial dislocation loops to diffuse in BCC iron”发表在Nature Communications上。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-020-20574-6

在金属和许多重要的非金属固体中，位错是理解这些材料力学性能的关键缺陷结构之一。到目前为止，位错线或位错环的结构和性质，一直是研究较多的领域。在位错环中，对体心立方(BCC)铁(Fe)和铁基合金中由淬火、变形和辐照作用形成的棱柱状间隙位错环(PIDLs)已经研究了几十年，因为它们对正常条件下的力学行为和裂变聚变反应堆中使用的材料的辐射损伤都至关重要。

从力学的观点来看，PIDLs可以被视为硬障碍，因此预先存在的位错将通过Orowan机制在它们周围弯曲。环和位错之间的相互作用通常影响塑性变形过程，导致材料硬化和低温脆化。位错环也有助于辐射蠕变、肿胀等。除辐照效应外，PIDLs也是航天飞机发展中一个令人关注的领域，因为航天飞机会受到空间高能粒子的影响。PIDLs是影响航天飞机安全性和寿命的有害缺陷。因此，对于极端环境下使用的材料来说，了解这些循环的特性，一直是个热门话题。

在BCC Fe中，沿伯格斯矢量(B)观察到的PIDLs主要有两种类型：1/2<111>和<100>。在这两种循环中观察到以下现象：一种在低温辐照时发生，并以低能垒快速扩散；另一种在辐照过程中形成后几乎不动。在过去的几十年里，1/2 <111>环已被广泛研究，但由于它的固着特性，<111>环通常被认为是一个障碍，类似于材料中的沉淀。然而，最近的实验结果表明，<100>环表明一种迁移可能对BCC金属的力学性能有重大影响。因此，了解<100>环运动机制，是进一步探索与变形或辐射形成<100>位错环相关的Fe和Fe基合金力学性能的关键步骤。