南京理工大学：金属孪生行为重要进展！

2018-10-15 12:32:42 作者：葛玲玲来源：科学网分享至：

金属钛，以其较高的比强度以及良好的生物兼容性，已被广泛应用于航空航天、深海勘探及医学临床等领域，被誉为“太空金属”、“海洋金属”、继铁、铝之后的“第三金属”，被认为是21世纪最具发展前景的金属之一。如何让钛更强韧、更贴近生物体应用，是科学家们一直努力的方向。

金属有两个最重要的力学性能，即强度和塑性。金属领域一直以来面临的巨大挑战是怎样让金属高强度与良好塑形兼得。金属孪生是一种重要变形方式，之前研究证明高密度孪生可使金属获得强度-塑性良好匹配。密排六方金属滑移系少，孪生变形尤为重要。纯钛作为典型密排六方金属，其孪生行为，尤其是高次孪生，尚未得到充分研究。

近日，南理工在纯钛金属孪生行为研究上取得重要进展，发现了纯钛高次孪生的主要影响因素，相关实验和理论模型为设计和制备高性能密排六方金属提供了一定的指导意义。该研究成果以“低温轧制纯钛孪生系及高次孪生变体选择机制研究”为题在工程及力学领域国际一区顶级期刊《国际塑性杂志》（International Journal of Plasticity）上。论文全部作者来自南京理工大学材料学院，第一作者为2016级博士生黄照文，纳米异构材料中心李玉胜副教授和曹阳副教授为论文的共同通讯作者。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0749641918300809#!

一直以来，为了增强钛的强度，科研人员多用挤压、冷轧、旋锻等变形方式，通过细化纯钛晶粒的方法来实现。近年来，研究者发现密排六方金属的孪生行为是一种重要的变形方式，也是改善材料性能的重要途径，从而成为金属塑性加工领域的一大研究热点。但孪生行为的诱发机制，特别是多种竞争机制耦合对高次孪生现象的影响尚缺少深入研究。

南理工这项研究成果设计并制备具备特定初始织构及宏观应力状态的工业纯钛，运用背散射电子衍射技术进行系统性研究分析，提出了晶体取向与受力方向是高次孪生现象中孪晶系选择的主要影响因素，发现施密特定律对于预测高次孪生现象中孪晶变体的选择有重要作用。论文建立的局部应力模型成功地模拟了材料在变形过程中晶体的局部应力状态。该论文的发表，对于理解金属孪生行为具有重要意义。