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多晶体材料的塑性变形受到多种结构元素协同演化的影响，包括晶界（GBs）、孪晶（与孪晶界TBs相关）和三重节点（TJs）。在热机械加工过程中，晶界变形和孪晶行为对纳米晶体材料的塑性和再结晶起到了至关重要的作用。近年来，研究者们提出了多种机制来解释以晶界为主的塑性，例如晶界迁移、滑移和晶粒旋转等，并通过位错动力学或不全位错动力学模型阐明了这些机制的原子起源。同时，孪晶作为另一重要塑性来源，其行为受层错能、晶粒尺寸、温度和应变速率等因素影响。不同的孪晶机制已经被提出，如从晶界和孪晶界发射部分位错、晶界分裂和迁移以及在孪晶界的部分位错增殖。

然而尽管已有大量关于晶界动力学或孪晶动态的研究，但目前对于晶界塑性和孪晶塑性之间的耦合关系及其如何影响晶界网络的演变和孪晶动态的理解仍然非常有限。在实际多晶体中，TJs作为连接相邻晶界的必要且普遍存在的组成部分，可以作为孪晶优先发生的地点，强化动态再结晶过程。此外，在面心立方（FCC）金属中，经过剧烈塑性变形或退火条件下，通常会观察到多重孪晶的形成，这通常归因于晶界塑性和孪晶塑性的协同作用。这些结构演化的场景强调了晶界塑性和孪晶塑性之间频繁的相互作用，预计会对整个晶界网络的协调演化产生重大影响。因此，深入理解这两种塑性形式之间的强耦合关系，对于防止晶界过早开裂并增强材料的延展性具有重要意义。本研究通过原位纳米力学测试，揭示了晶界塑性和孪晶塑性可以在不同变形特征下强烈耦合，包括从晶界发出的片状孪晶、与晶界分裂相关的孪晶、从三重节点发出的孪晶以及由晶界介导的分层孪晶。这种耦合为理解复杂微观结构演化提供了新的视角，特别是缺陷-界面相互作用在多晶体材料中的作用。

针对上述问题，浙江大学等研究团队利用泽攸科技原位TEM测量系统进行了深入研究，他们揭示了晶界塑性和孪晶塑性可以在多种变形特征下强烈耦合，这一发现对于理解复杂微观结构演化，特别是缺陷-界面相互作用在多晶体材料中的作用提供了新的视角。相关成果以“Grain boundary plasticity and twinning plasticity can be strongly coupled”为题发表在《Journal of Materials Science & Technology》期刊上。

论文的主要研究内容聚焦于晶界（GB）塑性和孪晶塑性之间的强耦合关系，这是通过原位纳米力学测试在面心立方（FCC）金属中系统性地探究出来的。研究人员揭示了这两种塑性形式可以在多种变形特征下紧密关联，包括从晶界发出的片状孪晶、与晶界分裂相关的孪晶、从三重节点（TJs）发出的孪晶以及由晶界介导的分层孪晶。这些与晶界和三重节点相关的孪晶模式通常源自宏观和微观自由度的综合效应，作为有效缓解局部应力集中的途径，这反过来提供了调整晶界移动性和促进整个界面网络协调演化的可能性。

图 晶界（GB）变形对片状孪晶的影响

研究表明，晶界变形可以激活孪晶行为，而孪晶行为又会对晶界的动态产生反作用，显著影响多晶体材料的机械性能。例如，大的晶界台阶容易成为高局部应力/应变累积点，从而促进缺陷介导的孪晶；同时，晶界上的自由体积特征也与孪晶的发射密切相关，尤其是在具有大量自由体积的一般弯曲晶界上。此外，从晶界发出的孪晶还可以进一步分割晶界并改变其错向角，进而影响相邻晶界段的移动性，导致不同段落间的非协同运动。对于从晶界核发的分裂型孪晶，则可以通过完全改变晶界的结构来影响其变形，使原本低移动性的晶界增强其移动能力，从而维持整个晶界网络的延展性。

图 晶界分裂对孪晶动力学的影响

特别值得注意的是，三重节点由于连接相邻晶界，在多晶体空间中扮演着重要角色，并且由于较大的自由体积和变形不兼容性，它们往往是孪晶启动的优选位置。这种从三重节点发出的孪晶不仅为三重节点提供了额外的变形适应机制，还有效地抑制了这些位置的过早裂纹萌生，促进了整个界面网络和晶粒结构的协调演化。综上该研究提供了一个理解复杂微观结构演变的新视角，特别是关于缺陷-界面相互作用在多晶体材料中的作用，这对于防止晶界过早开裂并增强材料的延展性具有重要意义。

图 晶界变形与孪晶在其他金属系统中的耦合

以上就是泽攸科技小编分享的泽攸科技原位TEM助力晶界与孪晶塑性耦合的原位纳米力学研究。更多产品及价格请咨询15756003283(微信同号)。