堆垛层错能调控的Cu-Al合金尺寸效应：晶粒尺寸临界值对塑性的双模式影响机制

本文揭示了面心立方(FCC)金属Cu-Al合金中堆垛层错能(SFE)与尺寸效应的内在关联：通过固定试样厚度(t=1 mm)，发现低SFE合金(γ≤15.8 mJ/m2)因变形孪生(TWIP效应)具有更高临界晶粒尺寸dc(24.9-28.4 μm)，而中高SFE合金(γ≥22.5 mJ/m2)因位错滑移呈现更低dc(11.2-11.9 μm)，为微型试样强度-塑性平衡优化提供新思路。

　　

Highlight

Cu-Al合金的尺寸效应与堆垛层错能(SFE)密切相关。当试样厚度固定为1 mm时，低SFE合金(γ≤15.8 mJ/m²)因激活变形孪生(TWIP效应)展现出更高临界晶粒尺寸d_c(24.9-28.4 μm)，而中高SFE合金(γ≥22.5 mJ/m²)因位错滑移主导呈现更低d_c(11.2-11.9 μm)。

Initial microstructure

所有样品均呈现完全再结晶的等轴晶组织，含有丰富的退火孪晶。电子背散射衍射(EBSD)分析显示，样品在Z轴方向的极图最大多重均匀密度值(MUD)介于1.69-2.28之间，表明无强织构存在。

Conclusions

研究发现Cu-Al合金的断裂延伸率ε_EF随晶粒尺寸增大呈先升后降趋势，其转折点对应临界尺寸d_c。低SFE合金通过变形孪生引入位错运动障碍并动态细化晶粒，从而延缓尺寸效应出现，这为通过孪生机制优化微型试样力学性能提供了理论依据。