近日，我院王江伟研究员团队与合作者提出了一种孪生诱导下晶界可动性的动态调整机制。相关成果以“Twinning-assisted dynamic adjustment of grain boundary mobility ”为题发表在Nature Communications上。
论文DOI : 10.1038/s41467-021-27002-3
晶界是材料的力学、物理和化学性能的结构基础，在金属材料的塑性变形和强韧化中发挥着关键作用。传统理论认为，晶界的变形行为取决于其本征的几何和原子结构（如曲率、取向差、晶界平面倾角等）。然而，除晶界初始结构外，晶界构型和变形能力会受局部应力状态和机械加工历史的显著影响。伴随晶界形变，晶界处的缺陷发射或吸收（如形变孪晶）会改变晶界的微观构型，进而导致晶界可动性的动态转变。因此，系统研究晶界的动态变形能力对于全面理解晶界的塑性变形行为、材料的力学性能调控具有重要意义。
近日，我院王江伟研究员团队与合作者提出了一种孪生诱导下晶界可动性的动态调整机制。以面心立方金属Au为例，结合原位电镜技术和分子动力学模拟，研究人员系统揭示了大角晶界在迁移过程中通过剪切主导的形变孪晶行为调节自身结构，最终改变晶界塑性变形能力的原子尺度机制。基于实验和模拟结果，提出了一种晶界几何（倾转角和晶界面取向）主导的晶界结构动态调节模型。该模型进一步阐明了面心立方金属晶界在不同晶粒尺寸、加载模式、晶界几何等条件下普遍存在的动态结构调整行为，构建了晶界微观结构演化与晶界稳定性的动态关联，为利用晶界动力学调控提升材料性能提供了重要的理论基础。
图1. 形变孪晶诱导的晶界结构动态转变及可动性调整。
