In situ atomic-scale observation of dislocation climb and grain boundary evolution in nanostructured metal

攀登 位错 原子单位 材料科学 晶界 蠕动 位错蠕变 滑翔机 芯(光纤) 结晶学 凝聚态物理 微观结构 冶金 复合材料 化学 物理 热力学 量子力学
作者
Shufen Chu,Pan Liu,Yin Zhang,Xiaodong Wang,Shuangxi Song,Ting Zhu,Ze Zhang,Xiaodong Han,Baode Sun,Mingwei Chen
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:13 (1) 被引量:34
标识
DOI:10.1038/s41467-022-31800-8
摘要

Non-conservative dislocation climb plays a unique role in the plastic deformation and creep of crystalline materials. Nevertheless, the underlying atomic-scale mechanisms of dislocation climb have not been explored by direct experimental observations. Here, we report atomic-scale observations of grain boundary (GB) dislocation climb in nanostructured Au during in situ straining at room temperature. The climb of a edge dislocation is found to occur by stress-induced reconstruction of two neighboring atomic columns at the edge of an extra half atomic plane in the dislocation core. This is different from the conventional belief of dislocation climb by destruction or construction of a single atomic column at the dislocation core. The atomic route of the dislocation climb we proposed is demonstrated to be energetically favorable by Monte Carlo simulations. Our in situ observations also reveal GB evolution through dislocation climb at room temperature, which suggests a means of controlling microstructures and properties of nanostructured metals.
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