孿晶-界面的名義

好久沒寫了，沒寫就是不思考，腦子要生鏽了。

孿晶-界面的名義

孿晶很好玩，在晶體中普遍存在，從製備到材料應用，很多很多關於孿晶的故事（story），很久了，孿晶研究其實比位錯還熱，容易發好文章。因為兩個原因，第一：孿晶高大上，形核、擴展、相互作用都可以同載入條件相聯繫，往往能得到很出人意料的結果，比如金屬所強韌結合的銅，西交大純鈦孿晶變形的尺寸效應。第二：經濟效益好，孿晶增強鋼就是貴啊，現在還有人說孿晶增強家族，孿晶界熱穩定性很好，很適合做工程材料，比超細晶和納米材料靠譜。還有一點，上不了檯面，對於孿晶，似乎怎麼解釋都能得到你要的解釋，不容易拒稿。哈。

其實，孿晶沒有那麼複雜，很簡單的一種晶體變形方式。就和位錯是一樣的。

都是盜圖，孿晶英文是twin，就是雙子，以孿晶面為對稱面的對稱晶體。有生長孿晶，退火孿晶還有變形晶。孿晶形成就是層錯的擴展，簡單的說，就是一排原子整體平移0.5個原子間距，所以需要比錯更大的能量，這個官方叫層錯能。因為比位錯需要更多的能量，所以，位錯易發生，孿晶難發生。經典論文有陳明偉老師的納米晶鋁中的孿晶，還有我的（很不要臉）單晶鋁的宏觀孿晶。

關於，孿晶形核，熱熱鬧鬧的很多文章，但，把握住一點，變形產生的內應力越大，孿晶會出現，和應變率無關，不貼文章了。為什麼？

教課書這麼描述，作為位錯的一種有效補充，孿晶作為一種變形機理，可以有效增加變形方向，減少變形阻力。

不對，因為作為變形載體，位錯可以提供塑性變形，孿晶提供位錯形核位置和滑移面。因為很簡單，所有的電鏡照片，孿晶都伴隨大量的位錯。它啊，只提供路徑和界面，分子動力學顯示的很明白。

打個比方，位錯時交通工具，孿晶作為界面，提供道路。位錯是奔騰的水，孿晶就是河道。

孿晶為何不是變行模式，因為，相對塑性變形中位錯密度的變化，孿晶密度太低了。車很多，路只有幾條，所以路不是交通工具。孿晶密度高，類似車多路多，立交多，變形能力強也就順理成章。

高密度孿晶只能用電沉積法和純剪切製備，提供了大量的界面，而且這些CTB本身不是原子密排面，所以容易形成位錯，位錯在單原子厚度的孿晶面滑動的和在滑移面上一樣絲滑順爽，所以，孿晶密度高，金屬變形能力強。這是界面的作用。

如果是用剪切方法製備的高密度孿晶，本身這些界面就形成於剪切方向，更適合於後續塑形變形，路照著車頭修唄。

對於HCP材料，認為孿晶是很重要的變形方式，是因為滑移系太少，內應力太高，但孿晶密度依舊小的可憐，容易分辨，感覺孿晶重要，是因為，少的東西容易發現，量大的位錯卻很難在大尺度下看到，吃很多虧啊。我曾經在做鎂合金動態變形的TEM，說實話，位錯比孿晶好發現多了。

所以啊，位錯變形永遠是主力，孿晶作為界面，輔助。

所以高密度孿晶增韌的材料本身位錯運動能力就很強，對於，HCP，目前沒有這種材料，即使，孿晶密度再高，位錯依舊需要更大的驅動力。比如鈦鋁合金。

路再多，沒車不行。

2017.05.26 趙峰

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