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　　孪生(twinning)

　　晶粒的一部分原子沿一定晶面同时移动的一种塑性变形过程。图1是孪生示意，将晶粒分成位向不同的界面称为孪晶面。孪生后晶体变形部分与未变形部分以孪晶面形成镜像对称。通常将此两部分称为孪晶，而把形成孪晶的过程称为孪生。孪晶既可在塑性变形时产生，也可在塑性变形后的退火过程中形成。前者称为变形孪晶或机械孪晶，后者称为退火孪晶。孪晶面和孪生方向合称为孪生系统。各种晶格金属的孪生系统如表所示。

　　孪生与滑移的本质区别是滑移时滑移面一侧的全部原子移动的距离相等，而孪晶中变形那部分中各原子的位移量与该原子到孪晶面的距离成比例。邻近孪晶面原子的位移只有原子间距的几分之一，逐层晶面累积原子位移可形成比原子间距大许多倍的变形。

图1  一个晶粒中的孪生

1一原子的初始位置；2一孪生后

  原子的位置；3一孪晶面

普通的孪晶面和孪生方向

　　大多数金属在适当条件下都可以发生孪生变形，但孪生所需的临界切应力要比滑移的大得多，只有在滑移很难进行的条件下，才进行孪生变形。在对称性低、滑移系统少的六方晶系金属中，晶体的取向不利于发生滑移，孪生就是其重要的变形方式。图2为锌拉伸过程中变形孪晶的生长，图3为硅铁合金(Si 3.7％)的变形孪晶。这种形式的孪晶又称纽曼带(Neumann band)。

　　孪生变形过程可分为以下几个阶段：完全符合虎克定律的弹性变形阶段；形成弹性孪晶阶段；弹性孪晶长大并向塑性孪晶转变阶段；塑性孪晶进一步长大阶段。一般所言的变形孪晶是指塑性孪晶。

孪生对变形量的直接贡献虽然不大(一个晶体的孪生伸长率仅7.4％)，但对低对称性的金属来说，仍是一种重要的变形方式。一方面它可以使新位向有利于滑移而促进滑移变形能继续进行，另外还可能产生二次孪生。孪晶通常以爆发方式形成，生成速率快，接近音速，常引起冲击波，发出响声。变形孪晶是通过位错运动形成的，有两种不同的孪生成核理论：非均匀成核论，即发生在晶体中应力集中的地方；孪生位错增殖的极轴机制，完全类似于位错增殖的极轴机制。

图2锌拉伸过程中变形孪晶的生长