孪生变形作为一种重要的塑性变形方式，对面心立方结构金属材料的力学性能有着重要的影响。孪晶通常在应力集中、缺陷或是两者兼有的位置上形成，而存在大量缺陷的晶界无疑是孪晶形核的首选位置，但不可否认的是，在具有低层错能的金属材料中，晶粒内部同样具备孪晶形核的条件，但是相关的研究却并不多见。

在经典的孪生理论中，形变孪晶是由{111}晶面上具有相同伯氏矢量的孪生位错协同运动产生的具有一定微观应变的原始晶格的镜像。然而，在每个{111}晶面上都可以产生三种具有不同伯氏矢量的不全位错，并满足三种不全位错伯氏矢量的和为零。当在{111}晶面上连续滑动的孪生位错由相等数量的三种不全位错组成时，就可以产生净微观应变为零的孪晶。与经典的孪生理论相比，微观零应变孪晶既不会产生宏观应变，也不会在晶粒中产生形态变化，在能量上更有利于孪晶的形成，理应在面心立方结构的金属材料中广泛存在。基于此，本文选用拉伸过程中塑性变形初期的120Mn13钢进行研究，通过对晶粒内部形变孪晶的观察与表征，揭示了形变孪晶的形核和生长过程。

1. 在120Mn13钢中观察到了微观零应变孪晶，并提出两种形核机制；

2. 在120Mn13钢晶内观察到三种微观零应变孪晶的形核位置，即晶界附近、已生成孪晶的前端和侧面，并提出了对应的生长机制。

1. 晶内三种微观零应变孪晶的形核位置

图1 晶界附近形变孪晶和层错的TEM像(a)和(b), HRTEM像(c-e)和二维原子晶格像(f-i)

图2 形变孪晶前端微观结构的TEM像(a-c), HRTEM像(d-f)和二维原子晶格像(g-l)

图3 形变孪晶侧面微观结构的TEM像(a), HRTEM像(b-d)和二维原子晶格像(e-h)

2. 晶粒内部形变孪晶的形成机制

图4 晶粒内部形变孪晶的形成机制：(a)形核机制，(b-d)晶界附近、已生成孪晶的前端和侧面基体中孪晶的长大机制

本文通过对120Mn13钢塑性变形初期晶粒内部形变孪晶的观察与表征，提出了晶粒内部形变孪晶的形核与长大机制。该形变孪晶由三种伯氏矢量不同的不全位错组成，其净微观应变为零，为微观零应变孪晶，并可能在具有低层错能的面心立方结构金属材料中普遍存在。

通讯作者：董林楠，E-mail address: csdong2023@126.com。