哈工大《Acta Materialia》: 孪晶生成过程中的局部应力张量变化！

滑移诱导孪晶在HCP多晶中是一种常见的现象。研究人员通常用Luster Morris因子 (即m′因子) 来评价相邻晶粒间滑移系与孪晶系之间的关系。然而，Luster-Morris因子仅仅是一个几何关系，并不包含孪晶开动所需的应力信息。如果不考虑应力要素，就无法定量描述这一物理过程。此外，由于表征工具的滞后，研究人员一直无法直接观测孪晶生成过程中晶粒内的局部应力变化，从而无法进一步理解材料的孪晶行为。

近日，哈工大蒋少松研究员与季华实验室谭军研究员通过原位高分辨EBSD拉伸，对上述这些问题给出了定量化的结论。相关成果以“The evolution of local stress during deformation twinning in a Mg-Gd-Y-Zn alloy”发表在金属学期刊Acta Materialia上。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645421008314

研究人员发现，在滑移诱导孪晶这一过程中，孪晶面上的切应力处在一个动态变化的过程。如图1a所示，在形核阶段，孪晶面上的切应力为正，此时应力方向沿着孪晶的剪切方向。而在孪晶长大后，孪晶面上的切应力变为负值。同时，研究人员通过测得的局部9个柯西应力张量，计算出开动孪晶的局部施密特因子，如图1b所示。孪晶在形核前，晶粒内的局部施密特因子最大；孪晶生成后，局部施密特因子变小，甚至变为负值。同图1d中未开动的{10-12}孪晶相比，开动孪晶具有最大的局部施密特因子。

图2 滑移诱导孪晶的阈值曲线

此外，通过LusterMorris因子与局部施密特因子相乘，研究人员给出了滑移诱导孪晶这一物理过程的阈值曲线，如图2所示。这些发现拓宽加深了我们对材料孪晶变形的理解，帮助研究者可以更好的模拟材料的变形行为。

图2 滑移诱导孪晶的阈值曲线

哈工大博士生贾勇为论文第一作者。该项研究得到了国家自然科学基金，NSAF联合基金等项目的资助，在这里对项目中曾经给予协助的有关人士致以衷心的感谢!

*感谢论文作者团队对本文的大力支持。