镁中?a?螺位错触发{10ˉ11}孪晶的原子尺度机制研究

针对镁合金中{10ˉ11}孪晶在c轴压缩条件下难以形成的实验难题，研究人员通过原子尺度模拟揭示了?a?螺位错通过交滑移触发{10ˉ11}孪晶的新机制。该研究阐明了基底滑移受限时孪晶形核的原子动力学过程，为理解六方金属塑性变形提供了理论突破。

　　

镁作为最轻的金属结构材料，其塑性变形机制一直是材料科学的研究热点。六方密排（HCP）结构的镁在变形过程中主要依赖基底滑移和孪生两种机制，但{10ˉ11}孪晶在c轴压缩条件下的异常缺失成为困扰学界多年的难题。传统理论认为孪晶通过孪生位错/解离位错（TDs）的连续形核和滑移形成，而近年发现的{10ˉ12}孪晶纯 shuffle 机制和{11ˉ21}孪晶扭折机制表明，非常规形核途径可能广泛存在。

云南大学的研究团队通过原子尺度模拟，首次揭示了?a?型螺位错触发{10ˉ11}孪晶的原子机制。研究发现：?a?螺位错既可保持基底面上的平面扩展核心，又能通过交滑移转变为{10ˉ11}孪晶胚。这种转变在基底滑移受抑制的高应变条件下尤为显著，完美解释了c轴压缩实验中{10ˉ11}孪晶缺失的现象。该成果发表于《Scripta Materialia》，为设计高塑性镁合金提供了新思路。

关键技术包括：1）分子动力学模拟原子尺度变形过程；2）位错核心结构分析技术；3）晶体学表征方法。

【CRediT authorship contribution statement】
研究团队通过多尺度模拟验证了位错-孪晶转变机制。Xin-Yao Li开发了分析方法，Ya-Fang Guo提出核心概念，Xiao-Zhi Tang参与机制解析，Jian Wang指导理论框架构建。

【Declaration of competing interest】
作者声明无利益冲突。

【Acknowledgment】
研究获国家自然科学基金（12172038）和云南贵金属实验室项目（YPML-20240502034）资助，计算资源由云南大学高性能计算中心提供。

研究结论表明：?a?螺位错通过交滑跃迁实现{10ˉ11}孪晶形核的发现，突破了传统TDs逐步形核的理论框架。这种应变敏感的形核机制不仅解释了镁的异常塑性行为，更为调控HCP金属的变形模式提供了原子尺度的设计依据。该机制有望指导开发新型高塑性镁合金，推动轻量化材料在航空航天等领域的应用。