晶粒取向与滑移激活序列的关联机制：CoCrNi合金中滑移-织构耦合行为的定量解析

本文创新性地提出滑移-织构关联（STC）框架，通过原位实验和分子动力学模拟揭示了面心立方（FCC）合金中晶粒旋转的定量规律。研究发现：单滑移激活导致可预测的旋转路径，而多滑移（双/三/四重滑移）通过滑移交互作用（slip-slip interaction）和交滑移（cross-slip）引发复杂旋转行为；<001>取向因多滑移潜力呈现随机旋转，<111>取向则因滑移抗性保持稳定。该研究为多晶体塑性模型优化提供了机理支撑。

　　

Highlight

晶粒取向通过调控位错滑移激活序列（dislocation slip activation）主导多晶材料的变形机制。本研究建立的滑移-织构关联（STC）框架首次定量揭示了CoCrNi中熵合金的滑移序列与晶粒旋转行为的直接对应关系。

Results

拉伸变形原位观测表明：

1. 1.

   单滑移激活产生唯一可预测的旋转路径，与初始取向和滑移类型无关

2. 2.

   双/三/四重滑移因滑移交互作用（slip-slip interaction）导致旋转复杂度指数级增加

3. 3.

   初始取向靠近标准投影三角形中心的晶粒偏好单滑移，边缘区域易触发多滑移

4. 4.

   滑移系统数量增加会抑制晶粒旋转角度，该现象与初始取向无关

Discussion

分子动力学模拟支持了两个经典现象的解释：

• •

  <001>取向的随机旋转源于其12个潜在滑移系统的高密度分布

• •

  <111>取向的稳定性归因于滑移启动能垒（slip initiation barrier）

Conclusion

STC框架阐明了滑移序列（single/double/triple/quadruple slips）与晶格旋转的定量关系，突破了传统泰勒模型（Taylor model）和萨克斯模型（Sachs model）的局限性，为多晶塑性模型的跨尺度优化提供了新范式。