Acta Mater：II型变形孪生的拓扑模型

【引言】

I型孪生的形成和生长至宏观维度是在缺陷具有足够的移动能力假设下，通过位错环的生成和扩张进行的。然而，他们的移动能力有限，会聚集在倾斜壁处，在调节弛豫后，形成II型孪生。因此，I型或II型孪生的形成存在竞争机制，基本取决于位错的移动能力。

【成果简介】

近日，英国埃克塞特大学的R.C. Pond教授在Acta Materialia上发表了题为“Topological model of type II deformation twinning”的文章。该文章使用界面缺陷和界面结构的拓扑理论描述了II型孪生的形成和长大模型。在拓扑模型中，切变孪生和形变孪生的经典模型所预测的一致。I型孪生是通过剪切直接形成的，然而，II型孪生的形成机制不同，其中不仅包括位错运动的剪切好包括调节弛豫。这一理解促使对传统几何方法的孪生元素的物理学意义进行重新评价。

【图文导读】

图1：I型(a)和II型(b)孪生形成的拓扑模型示意图。

图2：位错滑移引起剪切行为的示意图。

(a)左图为通过在k1面位错滑移发生剪切的横截面示意图，右图为未发生剪切区域；

(b)两个(a)图中的表面接连，形成的非平衡边界的示意图，爆炸视图表现了单个位错。

(c)通过扭转分裂产生的平衡对称倾斜界面的周期性单元表示。

图3：旋错偶极子调节的孪生尾示意图。

图4：底心斜方晶胞的α-U示意图。

点阵位置通过实心和空心圆来描述，当点阵位置为中心对称时，一个单胞内的原子位置用四边形描述。

图5：所选晶格矢量在双色模式中K₁=“(1-76)”,η₁=1/2[512]的II型孪生。

(a)在k₁=(111)滑移面上沿n_k1投影方向；

(b)n_s投影方向，表示平面中的γ₂和γ₂’;

(c)经典模型中通过剪切作用，定义母相和孪生相之间相互关联的平移矢量的示意图。

图6：所选晶格矢量在双色模式中K₁=“(1-72)”,η₁=1/2[312]的II型孪生。

(a)在k₁=(112)滑移面上的沿n_k1投影方向；

(b)n_s投影方向，表示平面中的γ₂和γ₂’。

图7：所选晶格矢量在双色模式中K₁=“(1-30)”,η₁=1/2[310]的复合孪生。

(a)位错滑移面上的沿n_k1投影方向；

(b)剪切的(001)面上沿n_s投影方向，表示位错参数(b₁,h₁)。

【小结】

II型孪生的拓扑模型用k₁滑移面产生的位错(b,h)表示。如果这些缺陷在平面上具有足够大的运动能力，I型孪生会在K₁=k₁时以简单剪切的方式形成，然而，如果缺陷的运动能力受限而发生聚集，在后续的调节弛豫时，K₁=k₂产成II型孪生，形成和长大机制与I型不同，需要剪切分割和相邻晶体的相对旋转。拓扑模型符合经典模型中对I型孪生的描述。然而，对于II型孪生的机制，拓扑模型扩展了经典模型中的两个扭曲形变，将旋转分裂补充至经典模型的简单剪切中。

文献链接：Topological model of type II deformation twinning（Acta Mater，2018，DOI：10.1016/j.actamat.2018.03.014）

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