1、Acta Mater.綜述：透射電子顯微鏡
對AA7050鋁合金分離成核和原位成核的研究
圖1 CAF樣品沿區域軸的相同區域連續框架的TEM顯微照片
AA7050 Al-Zn-Mg-Cu合金因其重量輕，強度高而廣泛應用於航空航天工業。其機械性能主要取決於納米尺度的析出物，之前已經探索了相應的沉澱硬化模型。 過飽和固溶體→GP區→η'析出物→η析出物的沉澱序列是眾所周知的。然而，GP區→η'和η'→η沉澱物的精確轉變機制尚未闡明。近日，臺灣大學Jer-Ren Yang和Yo-LunYang（共同通訊作者）等人通過利用高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）和納米尺度能量色散X射線（EDX）研究了Al-Zn-Mg-Cu合金AA區域中的GP區→η'→η析出序列的轉變機制，連續的原位HRTEM幀顯示在相鄰的GPII區溶解時，η'沉澱物的分離成核發生在別處。系統地闡述了成核機理及原位轉變。
文獻鏈接：Transmission electron microscopy investigation of separated nucleation and in-situ nucleation in AA7050 aluminium alloy（Acta Mater.,2018,DOI：10.1016/j.actamat.2018.02.045）
2、Adv. Mater. 綜述：定向凝固過程中經孕育
處理的鋁合金等軸晶粒的非均勻成核
圖2 冷卻速率、溫度梯度對新晶粒形核影響及微觀示意圖
通過孕育處理的晶粒細化是降低熱撕裂敏感性並改善鋁鑄件結構均勻性和力學性能的重要技術。近幾十年來，接種的細化機理以及不同因素對晶粒細化性能的影響得到了廣泛的研究。近日，挪威科技大學Yan jun Li（通訊作者）等人通過原位X射線照相固化研究，實現了對定向凝固過程中非均勻成核和晶粒長大的分離溫度梯度效應和冷卻速率效應的定量研究。提出一種物理模型來定量說明溫度梯度對生長晶粒周圍熔體中晶粒異質形核的影響。此外，還預測本實驗模型對於其他晶粒生長及環境應用。
【致歉：很抱歉，未能找到通訊作者 Yan jun Li 的確切中文名字，小編表示誠摯的歉意！】
文獻鏈接：Revealing the heterogeneous nucleation behavior of equiaxed grains of inoculated Al alloys during directional solidification（Adv.Mater.,2018,DOI: 10.1016/j.actamat.2018.02.058）
3、Adv. Mater.綜述：鎂溶質運輸擴散理論
圖3 鎂中溶質擴散的活化能差異示意圖
鎂及其合金具有比鐵基或鋁基合金更低的密度，能夠成為汽車和航空航天工業中輕量化的重要候選材料，從而提高燃料效率。溶質的添加是採用集成計算材料工程ICME方法開發先進鎂合金的主要策略。在鎂合金中觀察到拉伸載荷時的鋸齒狀流動，是由於通過溶質擴散形成的位錯周圍存在溶質雲。因此，鎂的溶質擴散運輸對於設計新的鎂合金以及瞭解製造和加工過程中的材料行為至關重要。近日，伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校 Dallas R.Trinkle（通訊作者）等人通過開發一種格林函數從初始計算模型空缺介導運輸的61個溶質在六角密排堆積鎂，確定了Mg晶格中所有對稱唯一的空位跳躍，並使用格林函數法精確計算了稀溶質濃度極限下的Onsager係數，同時使用DFT計算的熱力學數據。通過預測和對比實驗測量結果，分析鎂溶質的擴散運輸等機理。
文獻鏈接：Ab initio magnesium-solute transport database using exact diffusion theory（Adv.Mater.，2018，DOI: 10.1016/j.actamat.2018.03.025）
4、Adv. Mater.綜述：Fe-Si-C合金中鐵素體
轉變過程中的碳富集
圖4 GBF /γ接口γ
和WF /γ接口的接口C含量示意圖由於工業和理論上的重要性，鋼中的奧氏體（γ）向鐵素體（α）轉變一直是研究最廣泛的轉變之一。在合金鋼中，置換元素（例如硅（Si），錳（Mn），表示為X）和間隙元素（如碳（C））的擴散率通常相差幾個數量級。在Ae3溫度下相對較大的過冷度下，發生非分區α生長，非分區α生長所需的時間通常與工業上使用的熱處理時間尺度相當，因此非分區α變化對工業特別重要。近日，清華大學H.-D. Wu（通訊作者）發表最新研究，研究了Fe-0.4％C-(1.5,3)％Si合金在800〜700℃等溫鐵素體相變過程中的微觀組織演變，轉變動力學，特別是C富集。提出兩種模型，可忽略的分配局部平衡（NPLE）模型和平衡（PE）模型來描述非分區α生長過程中的α/γ界面條件。
【致歉：很抱歉，未能找到通訊作者
H.-D. Wu 的確切中文名字，小編表示誠摯的歉意！】文獻鏈接：Carbon enrichment during ferrite transformation in Fe-Si-C alloys（Adv. Mater. 2018, DOI: 10.1016/j.actamat.2018.02.040）
5、Acta Mater.綜述：用新型晶體塑性有限元
模型分析鎂合金中的離散孿晶演化
圖5 多晶模型的實驗和模擬結果的示意圖
鎂（Mg）合金具有較差的可成形性和延性，與異向機械性能（例如各向異性和低溫拉伸-壓縮不對稱性）相關。複雜的塑性行為是由劇烈的微觀本質引起的，這也是造成多晶微觀結構發生明顯變形孿生的原因。近日，來自約翰霍普金斯大學的Somnath Ghosh教授（通訊作者）等人通過基於圖像的晶體塑性有限元模型，並通過顯式孿生演化，研究了AZ31鎂合金多晶組織的變形和孿生機制。同時基於圖像的模擬針對統計，等效的代表性體積元素進行，揭示了模型捕獲的各種變形機制。此外，文章也探索了使用三晶和多晶模型探究局部現象和變形機制。
文獻鏈接：Discrete twin evolution in Mg alloys using a novel crystal plasticity finite element model（Acta Mater.，2018，DOI: 10.1016/j.actamat.2018.02.032）
6、Adv.Mater.綜述：多相體心立方高熵合金
的尺寸依賴塑性和損傷響應
圖 6 壓痕過程中BCC-HEA晶粒內部的塑性變形示意圖
高熵合金（HEAs）已經成為一類新的多組分金屬合金，為探索大量成分空間提供了機會，以實現具有多種獨特和不尋常特性的組成複雜的材料。近日，格羅寧根大學Indranil Basu（通訊作者）等人使用相關的納米力學測試，高分辨率顯微鏡和相分析，研究尺寸依賴性塑性響應。使用包括面心立方（FCC）和體心立方（BCC）結構相的熱鍛多相Al0.7CoCrFeNi HEA。觀察到的塑性行為與由旋節調製微結構和有序硬化效應組合產生的位錯硬化機制相關。揭示了從BCC到FCC的結構轉變。根據固有組成梯度和相關的缺陷-界面間相互作用來討論應力引起的微結構演變。
文獻鏈接：Size dependent plasticity and damage response in multiphase body centered cubic high entropy alloys（Adv.Mater.,2018,DOI: 10.1016/j.actamat.2018.03.015）
7、Nat. Commun.綜述：納米晶合金氧化和
分解過程的原位原子尺度觀察
圖7 TEM圖像和原位加熱樣品的衍射示意圖
納米結構和合金化是獲得增強塊狀金屬性能的主要措施。氧氣汙染是金屬粉末暴露在空氣中嚴重塑性變形時不可避免地發生的問題。這種汙染會改變固結材料的形態和性能，其主要原因是缺乏關於納米晶合金中氧的行為的詳細研究。近日，韓國材料科學研究所Jungho Ryu（共同通訊作者）等人通過使用像差校正高分辨率透射電子顯微鏡和相關技術來研究高應變Cu-Fe合金原位加熱過程中的氧氣行為。為單相Cu-Fe複合材料中氧化物形成提供了直接觀察結果，併為設計由氧化物分散體強化的納米晶材料提供了有效途徑。
文獻鏈接：In situ atomic-scale observation of oxidation and decomposition processes in nanocrystalline alloys（Nat. Commun.，2018，DOI: 10.1038/s41467-018-03288-8）
8、Phys. Rev. Lett.綜述：bcc Fe中單位位錯-
缺陷相互作用驅動的應變率敏感性異常
圖8 應變率ε_和溫度T 作為應變的位錯-障礙物相互作用的動態模型示意圖
先進反應堆的設計壽命長，同時在極端溫度和輻射條件下運行。中子照射鐵素體合金通常包括超飽和缺陷，如自身間隙原子和空位簇。這些缺陷簇與位錯之間的相互作用對於理解和預測材料的機械降解如膨脹、蠕變和脆化是至關重要的。近日，美國密歇根大學Yue Fan（通訊作者）等人通過採用基於能量基礎的原子建模算法實現驗證了bcc Fe中邊緣位錯與無序空位簇之間的相互作用，該位錯在108至103 s-1的廣泛應變率範圍內進行了研究。研究集中在一個bcc Fe系統中CRSS的非單調變化，但其基本原理-即熱激活和機械負載之間的複雜相互作用-是適用於許多不同的材料。位錯的顯微組織演變在不同時間尺度上可能有不同的定性差異。各種機制之間的轉換被認為是應變率和熱激活的潛在轉換。
文獻鏈接：Abnormal Strain Rate Sensitivity Driven by a Unit Dislocation-Obstacle Interaction in bcc Fe（Phys. Rev. Lett.,2018,DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.125504）
9、Nano Lett.綜述： 自修復液狀氧化鋁在室
溫下變形
圖9 氧化物破裂後的動態脆化過程及聚合過程示意圖
氧化鋁和二氧化硅是用於鈍化的特殊氧化物，因為它們在空氣中以幾納米厚度的玻璃態存在，及有助於阻止氧化的發生。這些表面玻璃在氧化環境中的機械行為及其初始形成對於理解不僅應力腐蝕開裂，而且有助於薄膜生長和納米玻璃動力學的研究。近來，中佛羅里達大學Akihiro Kushima等人（通訊作者）等人在O2氣體環境下，通過使用原位透射電子顯微鏡（TEM）對純鋁納米纖維拉伸進行研究。研究發現，氧化鋁像液體一樣變形，並且可以匹配Al的變形，在適度的應變率下沒有任何裂縫/裂紋，並以原子分辨率觀察氧化鋁的自愈過程。在鋁上發現氧化鋁薄膜的無縫生長有益於探索更好地控制氣相沉積薄膜和納米玻璃中的界面。同時，原位技術將ETEM與納米級培養基固定器結合起來，被證明是研究SCC和金屬初始氧化的有力工具，可以在原子分辨率下觀察化學和/或機械誘導的相變。
文獻鏈接：Liquid-Like, Self-Healing Aluminum Oxide during Deformation at Room Temperature（Nano Lett.,2018,DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b00068）
10、Nano Lett.綜述：等離子體輔助的金屬納
米線上單個量子發射體的選擇性和超分辨激發
研究
圖10 QDs-NW系統在寬場激發下的熒光圖像及激光束相位增量和 QD發射強度關係圖
由多個量子發射體與等離子體波耦合組成的混合系統對於未來的集成量子納米光電路領域是最有前景的構建模塊。在衍射極限區域中超級分解和選擇性激發連續量子發射體的技術，對於研究等離子體介導的量子發射以及操縱等離子體激元電路中的單等離激元產生和傳播具有重要意義。近日，中科院物理所魏紅教授（通訊作者）等人通過調整納米線上表面等離子體激元的干涉場，可控地激發與銀納米線結合的多個量子點。同時還通過一種新的超分辨率成像方法，將納米線上的可調諧表面等離子體干涉圖案與結構化照明顯微鏡技術相結合。為多量子發射體和等離子體波導的耦合系統提供了一種新穎的高分辨率光激發和成像方法，有利於與等離子體納米波導和納米電路結合的多量子發射體的研究。此外，作者還總結了這類實驗條件下的應用前景和挑戰。
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