涂 堅(jiān) ，周志明 ，柴林江 ，黃 燦

(1. 重慶理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400054； 2. 重慶理工大學(xué) 重慶市高校模具技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400054)

鎂合金具有質(zhì)輕、導(dǎo)電性好和阻尼減振等優(yōu)異性能，在交通、通訊和航空航天等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。發(fā)展高性能鎂合金材料、提高鎂合金的制備加工水平對(duì)于實(shí)現(xiàn)從鎂資源優(yōu)勢(shì)向經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的轉(zhuǎn)化具有重要意義。但由于鎂合金具有密排六方(Hexagonal close packed, HCP)晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在室溫變形條件下獨(dú) 立的滑移系少，導(dǎo)致室溫塑性低以及變形加工困難，已成為阻礙鎂合金材料大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸問題[1]。細(xì)化晶粒可作為提高鎂合金力學(xué)性能與塑性加工能力的有效途徑。目前，針對(duì)鎂合金細(xì)化晶粒的方法主要有合金化、粉末冶金、快速凝固、劇烈塑性變形等[2-8]。但是，合金化中昂貴的稀土元素增加了材料的成本；粉末冶金和快速凝固等方法不可避免地會(huì)引入雜質(zhì)或缺陷，且工藝復(fù)雜；劇烈塑性變形需要特殊的加工設(shè)備并消耗大量熱能。因此，如何利用簡(jiǎn)單易行和低成本的方法細(xì)化鎂合金晶粒，改善鎂合金的室溫塑性和加工性能將對(duì)推進(jìn)鎂合金材料大規(guī)模應(yīng)用至關(guān)重要。

最新研究表明，預(yù)置{1 012}孿晶可作為開發(fā)低加工成本及高性能鎂合金的有效途徑[9-11]。預(yù)置{1012}孿晶調(diào)整鎂合金組織和性能具有3 個(gè)優(yōu)勢(shì)：1) 孿晶分割晶粒，細(xì)化基體組織，提高鎂合金綜合性能；2) 孿晶改變晶粒晶體取向，弱化基面織構(gòu)，改善鎂合金塑性變形能力；3) 室溫下沿特定方向的預(yù)變形可輕易的引入大量的{1 012}孿晶。因此，深入、系統(tǒng)地理解{1 012}孿生變形的微觀物理本質(zhì)，是利用{1 012}孿生變形調(diào)整鎂合金組織和性能的關(guān)鍵。

迄今為止，國(guó)內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用孿生晶體學(xué)理論[12]、分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)模擬[13-27]和高分辨透射電鏡[28-40]等研究手段，對(duì){1 012}孿生的變形機(jī)制開展了一系列的研究工作。但對(duì){1 012}孿晶長(zhǎng)大機(jī)制存在很大的爭(zhēng) 議[1,41-43]，主要爭(zhēng)議在于如何解釋{1 012}孿晶界大角度偏離{1 012}孿晶面。孿晶界面精細(xì)結(jié)構(gòu)調(diào)控孿晶界的遷移擴(kuò)展形式，因此，考察孿晶界面精細(xì)結(jié)構(gòu)則顯得至關(guān)重要[12]。對(duì)此，本文作者從{1 012}變形孿晶界面形態(tài)及其精細(xì)結(jié)構(gòu)著手，對(duì){1 012}孿晶長(zhǎng)大機(jī)制進(jìn)行綜合評(píng)述。

1 {10 12}孿晶界面精細(xì)結(jié)構(gòu)

經(jīng)典孿生晶體學(xué)理論表明，孿生后晶體的切變部分與未變形部分以孿生面保持鏡面對(duì)稱的位相關(guān)系，因此，{1 012}孿晶界面應(yīng)嚴(yán)格地處于{1 012}孿生面(K1面)。這一晶體學(xué)理論上的定義在實(shí)驗(yàn)上得以驗(yàn)證(見圖1)。圖1(a)所示為 Mg-Zn 合金的{1 012}孿晶界的大傾角環(huán)形暗場(chǎng)掃描透射電子顯微鏡(HAADF-STEM)像[44]，圖1(b)所示為Co 金屬{1012}孿晶界的高分辨透射電鏡(HRTEM)[29]，圖1(c)所示為單晶鎂{1 012}孿晶界的HRTEM 像[45]。圖1 表明{1 012}孿晶界為連續(xù)性的完全共格界面(Coherent twinning boundary, CTB)，即{1 012}孿晶界位于{1 012}孿晶面。在{1 012}孿晶界面遷移擴(kuò)展過程中，{1 012}孿晶面可作為分離基體和孿晶的一個(gè)對(duì)稱 界面。

圖1 {1 012}孿晶界面精細(xì)結(jié)構(gòu) Fig. 1 Microstructures of {1 012} twins in alloys[44] (a) AZ31 Mg alloy; (b) Co[29]; (c) Single crystal magnesium[45]

{1 012}孿晶宏觀形貌為凸透鏡狀，允許{1 012}孿晶界偏離{1 012}孿晶面，但偏離通常為小角度偏離。這種小角度偏離被眾多研究者認(rèn)為是滑移應(yīng)變的容納，滑移位錯(cuò)與孿晶間的相互作用，以及孿晶和孿晶間的相互作用等的結(jié)果，從而破壞了完全共格孿晶界面(CTB)，最終以界面缺陷的形式存在于孿晶界 上[18-19,32-33,46]。圖2 所示為金屬Zn[31]、Co[29]和Ti[33]的{1 012}孿晶界中界面缺陷的HRTEM 像，圖2 中界面缺陷表現(xiàn)為共格型孿晶界面存在斷開的部分，呈現(xiàn)界面不連續(xù)的特征。

圖2 {1 012}孿晶不同類型界面缺陷的HRTEM 像 Fig. 2 HRTEM images of different kinds of interface defect existing in {1 012} twinning boundary in Zn (a) [31], Co (b) [29] and Ti (c) [33]

圖3 Co 和鎂合金AZ31 的{1 012}孿晶TEM 明場(chǎng)像 Fig. 3 Bright field TEM images of deformation twins in Co (a) and AZ31 Mg alloys (b) (Apparently trace of {1 012} twinning plane does not match actual twin boundary[30])

最近實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：{1 012}孿晶界并不在{1012}孿晶面上(存在大角度的偏離)，表明{1 012}孿生所需的不變平面這一規(guī)則在{1 012}孿生中是不成立 的[15,30,47-49]。圖3 所示為Co 和AZ31 的{1 012}孿晶 TEM 明場(chǎng)像[30]，基面(0001)和{1 012}面用綠虛線表示。由圖3 可知，{1 012}孿晶界并不在{1 012}孿晶面，{1 012}孿晶界大角度偏離{1 012}孿晶面。{1 012}孿晶界偏離孿生面的現(xiàn)象在HRTEM下也得到證實(shí)(見圖4)。圖4(a)所示[30]為 Co 的{1 012}孿晶高分辨像，表明在原子尺度下{1 012}孿晶界的確不位于{1 012}孿晶面；圖4(b)所示為AZ31 的{1 012}孿晶高分辨像[47]，表明即使{1 012}界面(綠虛線)為連續(xù)性共格孿晶界界面(CTB)，但基體中的{1 012}面(紅實(shí)線)和孿晶中的{1 012}面(黃實(shí)線)仍然不重合，即{1 012}孿晶界不位于{1 012}孿晶面。

圖4 Co 和鎂合金AZ31{1 012}孿晶界的HRTEM 像 Fig. 4 HRTEM images of {1 012} twin boundaries in Co and AZ31 Mg alloys: (a) {1 012} TB in Co[30]; (b) {1 012} TB in AZ31[47]

以上為國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用透射電鏡對(duì){1 012}孿晶界精細(xì)結(jié)構(gòu)的表征研究結(jié)果，其中有研究結(jié)果表明在{1 012}孿生變形過程中，{1 012}孿晶面可作為分離基體和孿晶的一個(gè)對(duì)稱界面，為完全共格界面(見圖1)，且孿晶界小角度偏離孿晶面可用界面缺陷彌補(bǔ)(見圖2)；但有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明{1 012}孿晶界并不在{1 012}孿晶面(存在大角度的偏離)(見圖3 和4)。經(jīng)典孿生晶體學(xué)表明，在共格型的{1 012}孿晶界面上存在一種孿生位錯(cuò)(該位錯(cuò)的剪切方向嚴(yán)格平行于孿生方向〈1 0 11〉)，因此，該位錯(cuò)在剪切應(yīng)力作用下使得孿晶界擴(kuò)展，最終導(dǎo)致孿晶長(zhǎng)大[12]。但是，非共格{1 012}孿晶界面已經(jīng)完全偏離了{(lán)1 012}孿晶面的孿生方向，那么這種孿晶界面的長(zhǎng)大方式能否由孿生位錯(cuò)來控制有待于進(jìn)一步研究。

2 {10 12}孿晶長(zhǎng)大機(jī)制

2.1 滑動(dòng)型界面機(jī)制

滑動(dòng)型界面機(jī)制是指界面的移動(dòng)是靠位錯(cuò)的滑動(dòng)而遷移的，其結(jié)果使基體點(diǎn)陣切變而轉(zhuǎn)化為生長(zhǎng) 相[12]。經(jīng)典的孿生晶體學(xué)理論表明孿晶的生長(zhǎng)，是以孿生位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來完成的(屬于滑動(dòng)界面機(jī)制)。針對(duì)于{1 012}孿晶生長(zhǎng)，為孿生位錯(cuò)在{1 012}孿晶面上做相對(duì)遷移的結(jié)果(見圖5)[12]。{1 012}孿生位錯(cuò)在圖5中標(biāo)記為“⊥”，且對(duì)孿生位錯(cuò)更為具體的描述見文獻(xiàn)[12]。若相繼的原子面上各掃過一個(gè)孿生位錯(cuò)，即造成均勻切變的孿晶，可滿足形成共格的{1 012}孿晶 界面。

圖5 孿生位錯(cuò)示意圖[12] Fig. 5 Schematic diagram of twinning dislocation[12]

圖6 Co[29]和Zn[31]中{1 012}孿生位錯(cuò)的高分辨像和計(jì)算機(jī)模擬{1 012}孿生位錯(cuò)[42] Fig. 6 HRTEM images of {1 012} twinning dislocation in Co (a)[29] and Zn (b)[31] and atomic computer simulation (c)[42]

圖6(a)[29]和(b)[31]所示分別為金屬Co 和金屬Zn中{1 012}孿生位錯(cuò)的HRTEM 像。由圖6(a)可知，Co中{1 012}孿晶的孿生位錯(cuò)核心結(jié)構(gòu)緊湊，孿生位錯(cuò)的柏氏矢量大小為0.154a(由構(gòu)造柏氏回路計(jì)算得出)，其臺(tái)階高度(h)為兩倍的{1 012}晶面間距。由圖6(b)可知，Zn 中{1 012}孿生位錯(cuò)的核心結(jié)構(gòu)也很緊湊， 與Co 中的{1 012}孿生位錯(cuò)結(jié)構(gòu)類似。{1 012}孿生位錯(cuò)也存在于計(jì)算機(jī)模擬中(見圖6(c))[42]，SERRA 等[42]圍繞著這個(gè)“臺(tái)階”構(gòu)造柏氏回路，證實(shí)這個(gè)臺(tái)階為{1 012}孿晶的孿生位錯(cuò)。{1 012}孿生位錯(cuò)在分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬，結(jié)果表明該位錯(cuò)的能量和其移動(dòng)能力與其核心寬度有關(guān)，且模擬結(jié)果表明{1 012}孿生位錯(cuò)核心結(jié)構(gòu)寬大[20-21]。盡管目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)孿生位錯(cuò)核心寬度的認(rèn)識(shí)上存在爭(zhēng)議(實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果不符合)，但以上的研究結(jié)果表明{1 012}孿生位錯(cuò)的確存在于{1 012}孿晶中。

BILBY 等[50]基于孿生晶體學(xué)理論，構(gòu)造了基體原子經(jīng)孿生位錯(cuò)的剪切和曳步組合運(yùn)動(dòng)后而轉(zhuǎn)變?yōu)閷\晶(見圖7)。在{1 012}孿生過程中，孿生位錯(cuò)內(nèi)部原子的具體過程包括：剪切運(yùn)動(dòng)(Shear，運(yùn)動(dòng)方向平行于孿生方向〈1 0 11〉，見圖 7 中Ⅰ步驟)和曳步運(yùn)動(dòng)(Shuffle，運(yùn)動(dòng)方向不平行于孿生方向〈1 0 11〉，見圖7中Ⅱ步驟)的組合運(yùn)動(dòng)，從而使得基體中的原子轉(zhuǎn)變?yōu)閷\晶的原子，形成{1 012}孿晶，從而滿足基體與孿晶之間的鏡面對(duì)稱關(guān)系。因此，一旦孿生位錯(cuò)形成，則可通過{1 012}孿生位錯(cuò)的剪切和曳步組合運(yùn)動(dòng)，使得基體中的原子轉(zhuǎn)變?yōu)閷\晶的原子。國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究表明，形成孿生位錯(cuò)的機(jī)制包括極軸機(jī)制[51]、界面缺陷機(jī)制[52]等。這兩種生成孿生位錯(cuò)的機(jī)制將分別被介紹。

極軸機(jī)制為當(dāng)一個(gè)〈c〉型位錯(cuò)(b=[0001])插入在孿晶界的兩個(gè)點(diǎn)，隨后它分解成一對(duì)孿生位錯(cuò)[51]。這種分解方式如同弗蘭克位錯(cuò)源，孿生位錯(cuò)使孿晶沿垂直于孿生面 K1的方向增厚。但是，問題在于{1 012}孿晶的長(zhǎng)大速度非常快，所以孿生位錯(cuò)需要在很短的時(shí)間里大量地形成，且孿生位錯(cuò)必須是高速移動(dòng)的。遺憾的是，現(xiàn)在沒有任何實(shí)驗(yàn)證據(jù)能夠表明極軸機(jī)制可以滿足孿晶的長(zhǎng)大所需條件。

圖7 基體原子經(jīng)孿生位錯(cuò)的剪切和曳步組合運(yùn)動(dòng)后轉(zhuǎn)變?yōu)閷\晶的示意圖[50] Fig. 7 Schematic diagram of atomic movement combined with Shearing and Shuffling in {1 012} twin[50]

另一種形成孿生位錯(cuò)的機(jī)制為界面缺陷機(jī)制 (見圖8[52])。該機(jī)制的基本思想為，當(dāng)一個(gè)螺型位錯(cuò)b=1 /3〈1 120〉穿過{1 012}孿晶界時(shí)與孿晶界發(fā)生相互作用，反應(yīng)式為b1/10→b-(2n-1)/-2n+nb2/2，最后殘余位錯(cuò)在高應(yīng)力集中的作用下可作為孿生位錯(cuò)的發(fā)射源。對(duì)于金屬Ti，分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)模擬表明[52]，在反應(yīng)式b1/10→b-(2n-1)/-2n+nb2/2中，當(dāng)n=3 時(shí)，即b-5/-6為最穩(wěn)定的壓桿缺陷(見圖8(a)和(b))。而當(dāng)壓桿缺陷存在一個(gè)應(yīng)力集中時(shí)，一對(duì)孿生位錯(cuò)將會(huì)在壓桿缺陷的臺(tái)階處的兩端(A 和B)處形成(見圖8(c))。在A 處的孿生位錯(cuò)標(biāo)記為正刃型位錯(cuò)并且在剪切應(yīng)力τ 下向左移動(dòng)，在B 處的孿生位錯(cuò)為負(fù)刃型位錯(cuò)在剪切應(yīng)力τ 下向右運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，當(dāng)一對(duì)孿生位錯(cuò)滑移并遠(yuǎn)離了界面缺陷，孿晶界則會(huì)以2d 的晶面間距高度向下遷移(見圖8(d))。而另外一對(duì)孿生位錯(cuò)可以形核并且在孿生剪切應(yīng)力的作用下重復(fù)以上的運(yùn)動(dòng)，從而使得孿晶不斷地以2d 的間距增厚，最終導(dǎo)致孿晶長(zhǎng)大。從以上分析得到，一個(gè)穩(wěn)定的界面缺陷(壓桿位錯(cuò))可以作為孿生位錯(cuò)形成的核心，在這個(gè)缺陷處會(huì)有源源不斷的孿生位錯(cuò)被發(fā)射出來(其過程類似于弗蘭克位錯(cuò)源)。但是，目前尚未有實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明存在這一類的壓桿缺陷來作為孿生位錯(cuò)源，僅僅只是在計(jì)算機(jī)模擬上得到證實(shí)。

2.2 非滑動(dòng)型界面機(jī)制

最近的高分辨實(shí)驗(yàn)結(jié)果(見圖3 和4)表明，{1012}孿晶界可以完全偏離{1 012}孿晶面[30,40,47-49]。有學(xué)者認(rèn)為：這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不能通過經(jīng)典的{1 012}孿生理論來解釋，即{1 012}孿晶長(zhǎng)大不能由一個(gè)均勻的剪切機(jī)制(孿生位錯(cuò)機(jī)制)所完成[41]。原因在于：1) {1012}晶面間距為0.19 nm，比(0001)基面間距(0.26 nm)要小的多；且{1 012}晶面的原子實(shí)際上是處于兩個(gè)分開的面上(“褶皺”效應(yīng))，有效的晶面間距會(huì)更?。凰詫\生位錯(cuò)在{1 012}面滑移是非常困難的；2) 孿生位錯(cuò)機(jī)制只能使得{1 012}孿晶界嚴(yán)格地平行于孿生方向，而與一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符(見圖3 和4)。對(duì)此，LI 等[41]提出的純曳步(shuffle)機(jī)制(為非滑動(dòng)性界面機(jī)制)來完成{1 012}孿生過程，曳步機(jī)制不需要通過孿生位錯(cuò)的剪切，而是通過原子晶胞的重構(gòu)使得基體轉(zhuǎn)變?yōu)閷\晶 (見圖9)。

圖9 所示為{1 012}孿生曳步機(jī)制的過程[41]。圖9(a)所示為一個(gè)密排的Mg 單胞晶格結(jié)構(gòu)，…ABAB…代表不同的基面，用不同的顏色標(biāo)記。圖9(b)所示為沿著〈 01 10〉方向投影的Mg 單胞晶格，在這種二維的圖像中好像“隱藏”著一個(gè)新的“基面”，正如在圖9(b)中用{1 012}的實(shí)線連出來的那樣。曳步機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)基面和柱面之間的轉(zhuǎn)換，也就是基體中的柱面在發(fā)生孿生變形時(shí)， 通過曳步的運(yùn)動(dòng)方式轉(zhuǎn)變?yōu)閷\晶中的基面。然而，如果只是按圖9(b) 中所描述的那樣，其結(jié) 果僅僅是晶格結(jié)構(gòu)的重新構(gòu)建，還是無法滿足正確的密排六方結(jié)構(gòu)，原子必須還要經(jīng)過一些位置上的調(diào)整。再次，為了新形成的晶面方向也滿足…ABAB…的堆垛關(guān)系(見圖9(c))，要求第二層的原子(用藍(lán)色標(biāo)記的原子面還有深粉色的原子面)還必須向下移動(dòng)1/6[0001]，約等于/6距離，到達(dá)在圖9(c)中標(biāo)出的原子位子(如M 移動(dòng)到N)。最后，原子間還需要較小的曳步來調(diào)整軸比的關(guān)系，從而滿足{1 012}孿晶 關(guān)系。

圖8 缺陷b-(2n-l)/-2n 作為發(fā)射孿生位錯(cuò)(b2/2)源的示意圖[52] Fig. 8 Schematic diagrams of role of b-(2n-l)/-2n defect for emitting twinning dislocations (b2/2)[52]: (a) Sessile disbocations existing in {1 012} twinning boundary; (b) b-(2n-1)/-2n defects consisting of b1/0 and nb-2/-2; (c) Nucleation of a pair of equal and opposite b2/2 twinning dislocations at A and B; (d) Twinning boundary and step moving toward by 2d

圖9 {1 012}孿晶長(zhǎng)大的曳步機(jī)制原子示意圖[41] Fig. 9 Schematic diagrams of shuffling mechanism[41]: (a) 3D view of HCP Mg lattice (Colored basal planes showing normal stacking sequence ABAB…along 〈c〉 direction); (b) New basal plane constructed by connecting atoms with spacing in direction along 〈0 1 10〉; (c) Establishing correct HCP stacking sequence to shuffle by 1/6〈c〉 (0.09 nm)

密排六方晶格的重新構(gòu)建實(shí)現(xiàn)了基面和柱面的轉(zhuǎn)換，使得孿晶與基體成90°的取向關(guān)系。而當(dāng)取向差不等于90°時(shí)，每個(gè)原子的曳步的幅度和方向可以稍微調(diào)整一下，使得對(duì)90°的偏離可以得到補(bǔ)償[47]。由此可見，當(dāng)曳步機(jī)制作為{1 012}孿晶形成長(zhǎng)大機(jī)制時(shí)，可使{1 012}孿晶面偏離孿生面(K1面)。另外，研究表明：原子的曳步運(yùn)動(dòng)能夠產(chǎn)生一個(gè)垂直于c 軸的應(yīng)變，而不一定要涉及到孿生位錯(cuò)和孿生切變，且在孿生過程中產(chǎn)生的應(yīng)變可以由基體和孿晶之間的不匹配應(yīng)變所容納[47]。

SERRA 等[46]對(duì)LI 等學(xué)者所提出的曳步機(jī)制進(jìn)行了綜合評(píng)述，認(rèn)為L(zhǎng)I 等[47]誤解他們分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，且指出{1 012}孿晶的長(zhǎng)大是由孿生位錯(cuò)在孿晶界上的移動(dòng)所完成的，而不是純曳步機(jī)制。SERRA 等[46]認(rèn)為，孿生位錯(cuò)在某種概念上來講的是一個(gè)“完整”一部分，且孿晶界傾斜于K1面是由于界面缺陷的存在導(dǎo)致的(而不是由曳步機(jī)制導(dǎo)致的)。但是需要注意的是，在實(shí)驗(yàn)觀察中(見圖3 和4)，{1012}孿晶界已經(jīng)完全不在{1 012}孿晶面上，所以不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為孿晶界傾斜K1面是由于界面缺陷的存在導(dǎo)致，原因在于即使孿晶界偏移孿晶面，那么在非缺陷處的孿晶界也要回到{1 012}面上(見圖2)，不大可能完全偏離{1 012}面，所以僅僅用界面缺陷來解釋孿晶界的大角度偏差是不完全合理的。而通過原子曳步機(jī)制可以輕微地調(diào)整來滿足這些偏差而不引入任何均勻剪切，可以解釋{1 012}孿晶界已完全不在{1 012}孿晶面上。

值得關(guān)注的是，最近本人作者筆者對(duì)鈷中{1012}孿晶界精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致表征，首次在實(shí)驗(yàn)上將{1 012}孿晶界面系統(tǒng)地表征為連續(xù)性界面(Coherent twinning boundary, CTB)和基面-柱面孿晶界面(Basal-prismatic interface, BP/PB)[28]。鑒于BP/PB 界面的提出，本文作者認(rèn)為{1 012}孿晶界的遷移擴(kuò)展形式不能由孿生位錯(cuò)簡(jiǎn)單的剪切滑移完成[28]。隨后，針對(duì)BP/PB 界面的研究引起了計(jì)算機(jī)模擬工作者的極大興趣，且研究結(jié)果表明：BP/PB 界面的存在可提高{1 012}孿晶界的遷移擴(kuò)展能力[23-26,39-41,53]。但是，針對(duì)BP/PB 界面是如何調(diào)控{1 012}孿晶界大角度偏離孿生面(K1面)，以及BP/PB 界面是如何影響{1 012}孿晶界面遷移擴(kuò)展是不清楚的。因此，仍需進(jìn)一步對(duì){1 012}孿晶界面精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，尤其是對(duì)BP/PB界面的表征。另外，借助分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)模擬BP/PB界面的遷移形式，可進(jìn)一步揭示的{1 012}孿生變形的物理本質(zhì)。

3 結(jié)論與展望

1) 近年來，學(xué)者們結(jié)合孿生晶體學(xué)理論、分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)模擬以及高分辨透射電鏡對(duì)密排六方(HCP)金屬的{1 012}孿晶界面精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究與表征，但依據(jù)不同理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果所提出來的{1012}孿生長(zhǎng)大機(jī)制卻存在很大的差異，導(dǎo)致對(duì)HCP 金屬變形過程中孿晶長(zhǎng)大過程認(rèn)識(shí)不清，觀點(diǎn)也不統(tǒng)一。對(duì)此，本文作者認(rèn)為有必要對(duì){1 012}孿生長(zhǎng)大機(jī)制進(jìn)一步深入研究。

2) 首先，孿晶界面性質(zhì)決定孿晶界面的遷移形式，所以有待系統(tǒng)地利用高分辨透射電鏡表征{1012}孿晶形態(tài)及其界面精細(xì)結(jié)構(gòu)，和與孿晶界面密切相關(guān)的晶體缺陷的性質(zhì)。其次，在實(shí)驗(yàn)表征結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合位錯(cuò)理論和孿生晶體學(xué)理論，以及借助分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)模擬{1 012}孿晶界面的遷移形式，從而進(jìn)一步探討和確定{1 012}孿生變形時(shí)其原子的移動(dòng)規(guī)律，最終期待揭示{1 012}孿晶長(zhǎng)大的物理本質(zhì)。最后，值得研究人員注意的是，{1 012}孿晶長(zhǎng)大是在{1 012}孿晶形核的基礎(chǔ)上，所以研究{1 012}孿晶形核也具有重要的科學(xué)意義，這將有利于進(jìn)一步探索{1 012}孿晶長(zhǎng)大機(jī)制。

3) 然而，利用高分辨透射電鏡只能觀察到已經(jīng)長(zhǎng)大了的孿晶。對(duì)此，本文作者認(rèn)為利用分子動(dòng)力學(xué)再結(jié)合位錯(cuò)理論等可作為研究孿晶形核的一個(gè)重要科研手段，模擬{1 012}孿晶的長(zhǎng)大過程。總之，對(duì)HCP金屬{1 012}孿生變形機(jī)制的探索，無論是對(duì)物理冶金基礎(chǔ)科學(xué)問題認(rèn)識(shí)的豐富和發(fā)展，還是對(duì)HCP 金屬塑性加工關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展都具有非常重要的理論意義與實(shí)際意義。

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