揭示单晶铱脆性之谜

极端环境用材料需兼具高强度与延展性，以承受灾难性损伤。面心立方（FCC）金属在应力下通常具有延展性，但单晶FCC铱却表现出本征脆性，限制了其更广泛的应用。大量理论研究将其归因于非平面位错芯或杂质，但直接的实验证据一直缺失。本文通过原子分辨率扫描透射电子显微镜，发现高密度、具有零净伯格斯矢量的不动弗兰克位错环是导致脆性的主要原因。通过第一性原理计算，并结合离散位错动力学模拟，我们揭示了这些位错环是在应力作用下由混合全位错通过能量有利的转变形成的，这一过程在铱中独有，在其他FCC金属中未见。这些不动位错环充当强大的障碍，通过阻碍位错滑移和消耗可动位错，显著提高了屈服强度和加工硬化。这些决定性结果不仅加深了对铱脆性的理解，还描述了一种内禀于FCC晶格、文献中未曾报道过的新型脆化机制的存在。后者可能为广泛类别材料的性能调控开辟新途径，这对冶金技术至关重要。