Acta Mater：II型變形孿生的拓撲模型

【引言】

I型孿生的形成和生長至宏觀維度是在缺陷具有足夠的移動能力假設下，通過位錯環的生成和擴張進行的。然而，他們的移動能力有限，會聚集在傾斜壁處，在調節弛豫后，形成II型孿生。因此，I型或II型孿生的形成存在競爭機制，基本取決于位錯的移動能力。

【成果簡介】

近日，英國埃克塞特大學的R.C. Pond教授在Acta Materialia上發表了題為“Topological model of type II deformation twinning”的文章。該文章使用界面缺陷和界面結構的拓撲理論描述了II型孿生的形成和長大模型。在拓撲模型中，切變孿生和形變孿生的經典模型所預測的一致。I型孿生是通過剪切直接形成的，然而，II型孿生的形成機制不同，其中不僅包括位錯運動的剪切好包括調節弛豫。這一理解促使對傳統幾何方法的孿生元素的物理學意義進行重新評價。

【圖文導讀】

圖1：I型(a)和II型(b)孿生形成的拓撲模型示意圖。

圖2：位錯滑移引起剪切行為的示意圖。

(a)左圖為通過在k1面位錯滑移發生剪切的橫截面示意圖，右圖為未發生剪切區域；

(b)兩個(a)圖中的表面接連，形成的非平衡邊界的示意圖，爆炸視圖表現了單個位錯。

(c)通過扭轉分裂產生的平衡對稱傾斜界面的周期性單元表示。

圖3：旋錯偶極子調節的孿生尾示意圖。

圖4：底心斜方晶胞的α-U示意圖。

點陣位置通過實心和空心圓來描述，當點陣位置為中心對稱時，一個單胞內的原子位置用四邊形描述。

圖5：所選晶格矢量在雙色模式中K₁=“(1-76)”,η₁=1/2[512]的II型孿生。

(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)經典模型中通過剪切作用，定義母相和孿生相之間相互關聯的平移矢量的示意圖。

圖6：所選晶格矢量在雙色模式中K₁=“(1-72)”,η₁=1/2[312]的II型孿生。

(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’。

圖7：所選晶格矢量在雙色模式中K₁=“(1-30)”,η₁=1/2[310]的復合孿生。

(a)位錯滑移面上的沿n_k1投影方向；

(b)剪切的(001)面上沿n_s投影方向，表示位錯參數(b₁,h₁)。

【小結】

II型孿生的拓撲模型用k₁滑移面產生的位錯(b,h)表示。如果這些缺陷在平面上具有足夠大的運動能力，I型孿生會在K₁=k₁時以簡單剪切的方式形成，然而，如果缺陷的運動能力受限而發生聚集，在后續的調節弛豫時，K₁=k₂產成II型孿生，形成和長大機制與I型不同，需要剪切分割和相鄰晶體的相對旋轉。拓撲模型符合經典模型中對I型孿生的描述。然而，對于II型孿生的機制，拓撲模型擴展了經典模型中的兩個扭曲形變，將旋轉分裂補充至經典模型的簡單剪切中。

文獻鏈接：Topological model of type II deformation twinning（Acta Mater，2018，DOI：10.1016/j.actamat.2018.03.014）

本文由材料人計算材料組Isobel供稿，材料牛整理編輯。

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