作为典型的密排六方金属，镁合金具有较高的各向异性和较差的成形性能，这是限制其工程应用的一大因素。以往大量的实验观察和模拟计算表明，镁中的非基面滑移较之基面滑移要困难得多，c轴应变难以通过滑移来贡献，因而呈现出变形各向异性。如何激活非基面滑移是镁合金研究中的一个热点。近年来，位错演变，尤其是基面位错到非基面位错的演变引起学者关注，出现了一些关于位错演变在晶体学、能量学上的可行性的报道，以及对纯镁试件的原位拉伸试验报道，这些报道证实了镁中基面位错到非基面位错的演变是可行的，且与孪晶界的动力学行为紧密相关。另一方面，以往的原位试验表明，镁中非基面滑移的出现与时效程度有关，这意味着溶质原子的偏聚程度或能显著影响位错演变。然而，在机理层面上，溶质偏聚如何影响基面位错到非基面位错的演变，该问题目前鲜有报道。值得注意的是，溶质原子在孪晶界偏聚可起到明显的强化作用，这在以往关于镁-稀土合金的原位试验中得到证实。这意味着溶质或通过调控孪晶界的活动性来间接影响位错演变。因此，解答该问题需要重点关注溶质偏聚对孪晶界活动性的调控和孪晶界与位错之间的相互作用。

针对上述问题，信运昌教授团队采用分子动力学模拟方法，以镁{10-12}孪晶界和基面位错塞积模型为研究对象，分析了溶质偏聚程度对位错演变的影响。结果显示，孪晶界的活动性与溶质偏聚浓度呈负相关，且当溶质偏聚饱和时，基面位错到非基面位错的演变方可发生。为探究背后机理，团队计算了不同偏聚浓度下孪晶位错的滑移能垒，模拟了孪晶位错偶极在不同偏聚浓度、不同荷载下的动力学行为。该研究从能量学和位错学的角度，揭示了溶质偏聚通过调控孪晶界活动性来间接影响镁中非基面滑移的产生机制，有望为镁合金各向异性的调控研究提供指导。

这一重要研究成果以题“Effect of Al segregation on dislocation transmutation across {10-12} twin boundaries in Mg: An atomistic simulation study”，于近日刊登在金属材料期刊Journal of Magnesium and Alloys上，博士生刘浪为第一作者，信运昌教授和罗旋副教授为该论文通讯作者。

原文链接： https://doi.org/10.1016/j.jma.2024.12.011

图1 荷载驱动下基面位错与孪晶界的相互作用的模拟效果

图2 孪晶位错滑移的最小能量路径的计算结果