压力诱导α→ω相变后动态压缩单晶锆的漫散射

锆中典型的α→ω相变是理解极端加载条件下多晶型现象的理想试验台。经过半个世纪的研究，人们已达成共识，即该相变通过两种不同的位移机制之一实现，具体取决于压缩路径的性质。然而，近年来配备原位衍射诊断的动态压缩实验揭示了新的相变机制，表明我们对底层原子动力学和相变动力学的理解实际上远未完成。我们使用机器学习势对沿[0001]轴冲击压缩的单晶锆的α→ω相变进行了经典分子动力学模拟。预测该相变主要通过改进的两阶段Usikov-Zilberstein机制进行，其中高压ω相在中间β相晶粒边界处异质成核。我们进一步观察到β晶粒交界处原子无序的扰动，导致ω晶粒之间形成高度缺陷的间隙材料。我们将模拟生成的合成X射线衍射图样与近期动态压缩实验中飞秒衍射获得的图样直接比较，并表明模拟产生了与任何先前在元素金属中观察到的信号不同的独特各向异性漫散射信号。我们的模拟表明，漫散射信号来自热漫散射、残留动力学稳定α和β晶粒的类纳米粒子散射以及间隙缺陷结构的散射的组合。