堆垛層錯（Stacking faults）是晶體結構中不同于正常排列順序的堆垛錯排，是金屬材料中經常出現的一種面缺陷。對于結構相對復雜的金屬間化合物（Intermetallics），其內部也會出現堆垛層錯，例如，常見的Laves相金屬間化合物中，其密排面往往出現層錯。層錯的引入會導致材料局部晶體結構的改變，進而影響到其性能。Zircaloy-4（Zr-4）合金是一種核反應堆燃料包殼材料，其顯微組織由微米尺寸的等軸 -Zr基體和納米尺寸的Laves析出相組成。Laves相共有三種晶體結構，分別為C14六方結構、C15立方結構以及C36六方結構，Zr-4合金中的第二相結構多為前兩種。 

　　近期，金屬所沈陽先進材料研究發展中心鈦合金研究部李閣平研究組發現，Zr-4合金中C14結構Laves析出相中往往包含層錯，并且，層錯的出現會使Laves相的晶體結構類型發生改變，具體為C14結構向C36結構的轉變。之所以發生這樣的轉變，是由于C14結構與C36結構Laves相在{0001}面堆垛方式的差異。當C14結構Laves相的{0001}面出現堆垛層錯時，局部晶體結構會轉變為C36結構。這一轉變是平行于{0001}面的同步剪切導致的，而這一剪切力的來源，一直是科研人員討論的話題。李閣平研究組發現，第二相與 -Zr晶界之間的相互作用產生的釘扎力，恰好提供了Laves第二相形成層錯的驅動力，這一發現打開了理解層錯形成機理的全新思路。 

　　由此可見，晶界與納米第二相顆粒的相互作用，是值得被關注的。例如，晶粒長大、晶粒變形時導致的晶界遷移，可能會影響第二相中的亞結構，導致第二相中線缺陷、面缺陷分布的變化，進而可能導致第二相顆粒中晶體結構的改變。該研究也為第二相/晶界工程相關研究提供了參考。 

　　該研究成果已由Nanoscale期刊在線發表（DOI: 10.1039/C7NR08963E）。

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　　圖1 -Zr晶界與納米第二相顆粒的相互作用 

　　圖2 Laves相中C14與C36晶體結構的晶胞參數及二維點陣圖