冲击下 Zr 中 $\alpha/\omega$ 微观结构热稳定性的建模：缺陷态与相变的耦合

在高压下，Zr 从其环境平衡的密排六方 $\alpha$ 相转变为简单六方 $\omega$ 相。随后的卸载至环境条件并未完全恢复为 $\alpha$ 相，而是保留了大量的 $\omega$ 相。先前，通过对被冲击至 8 和 10.5 GPa 并在 443、463、483 和 503 K 温度下进行等温退火的 Zr 样品进行原位同步辐射 X 射线衍射分析，研究了 $\omega$ 相的热稳定性。相体积分数被定量追踪，位错密度被半定量追踪。趋势包括从 $\omega\to\alpha$ 的快速初始（瞬态）转化率，随后趋于平稳，达到保留较少 $\omega$ 的新亚稳态（渐近态）。在真正的逆向相变开始之前，观察到 $\omega$ 相中位错密度的显著降低，从而引出了 $\omega\to\alpha$ 相变受到 $\omega$ 相中缺陷阻碍的假设。作为此项工作的延续，我们提出了一个温度依赖模型，该模型通过一个与剩余位错自由能相关的势垒能量，将 $\omega$ 相中位错的消除与逆向相变耦合起来。$\omega$ 相中位错的减少表现为滑移和攀移控制过程的总和，两者分别决定了退火过程的瞬态和渐近行为。