固态核萎发的两种模式——铁锆、马氏相与等温变形曲线

当晶体固体如铁在结构相变上冷却时，其最终晶体结构取决于冷却速率。例如，绝热冷却结果为平衡的 '铁锆'，而快速冷却则产生亚稳态双扭的 '马氏相'。目前尚无理论框架来理解这两种晶体结构获得的动力学与条件。现有的马氏相动力学理论以弹性应变描述这一相变，却未能解释铁锆的出现。本文提供了非弹性变量（即动态生成的界面缺陷）在其中的关键作用证据。对模型二维固态相变的分子动力学 (MD) 模拟揭示了两种不同的核萎发模式，取决于淬火温度。在高温下，核萎发前端产生的缺陷迅速松弛，导致各向同性生长的 '铁锆'。在低温下，缺陷松弛极慢，迫使原子沿特定方向协同运动，从而导致双扭临界核的快速生长，其速度可与声速相当。基于我们的 MD 结果，我们提出一种包含弹性应变和非弹性缺陷的固态核萎发理论，成功描述了铁锆和马氏相两种相变。我们的工作为制定固态相变的一般动力学提供了有益见解。