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密排六方金属中的孪生机制及强韧化机理

密排六方；镁；孪生；孪晶位错；强韧性

由于密排六方金属晶体结构对称性低，可同时启动的等效滑移系数量很少，孪生成为密排六方金属中重要的塑性变形形式．由于密排六方金属复杂的晶体结构，均匀切变不能保证所有晶格点都能与基体形成对称的晶体结构，因此密排六方金属的孪生通常为滑移和原子重组机制相结合．本文以密排六方金属中常见的 、 、 及 孪生为例，阐述不同类型孪生过程中的孪晶位错机制．分析表明，由于原子重组机制的参与，密排六方金属的孪生可以通过不同形式的孪晶位错实现．以上四种密排六方金属孪晶中，只有 孪生中的一层孪晶位错是纯剪切机制，其余的孪生机制都需要原子重组的参与．孪生机制可以大致分为滑移主导、原子重组主导以及滑移-重组相结合的机制．当孪生类型确定时，即第一不畸变面（孪晶面） （和孪晶剪切方向 ）确定时，不同孪晶位错机制对应的孪晶剪切大小和方向均不同，第二不畸变面 和共轭剪切方向 也不相同，所导致孪晶的拉压性质也不同．不同剪切方向和大小的孪晶位错机制有可能在不同应力和温度条件下被激活，从而作为密排六方金属塑性的重要来源．在此基础上，本文重点讨论了与 孪生相关的强韧化机制。 孪生中非常规的一层孪晶位错可以在高应力条件下被激活，其剪切方向与传统 孪生剪切方向相反，并兼容拉伸应变。此外，在高压条件下镁合金中可以生成含有高密度 共格孪晶界的分级纳米孪晶结构。这种分级纳米孪晶结构中的晶界以及界面缺陷可以作为位错发射源，从而增加材料的韧性；同时，高密度的共格孪晶界可以阻碍位错运动，起到强化作用。因此，含有这种分级纳米孪晶结构材料的强韧性可以同时得到提高。