孪生是金属纳米结构中获得高强度和高延展性的一种基本塑性变形方式。一般认为，体心立方(BCC)金属的孪生诱发塑性是由孪晶形核控制的，但一旦克服形核能垒，孪晶的快速长大就会促进孪晶的快速长大。

近日，匹兹堡大学Scott X. Mao，佐治亚理工学院Ting Zhu通过原位原子尺度的透射电子显微镜应变实验和原子模拟，发现直径大于15 nm的体心立方Ta纳米晶中的形变孪晶是由于孪晶部分沿有限尺寸孪晶结构的边界缓慢推进而不情愿地生长的。相反，通过将纳米晶直径减小到15 nm以下，可以避免不情愿的孪晶生长。

文章要点

1）结果是，成核的孪晶结构迅速穿透纳米晶的横截面，通过孪晶边界的轻松迁移实现快速孪晶生长，导致大的均匀塑性变形。

2）本工作揭示了体心立方金属形核和生长控制孪生机制的尺寸依赖性转变，为探索体心立方纳米结构金属的孪生诱导塑性和突破强塑性极限提供了新的思路。

参考文献

Zhong, L., Zhang, Y., Wang, X. et al. Atomic-scale observation of nucleation- and growth-controlled deformation twinning in body-centered cubic nanocrystals. Nat Commun 15, 560 (2024).

https://doi.org/10.1038/s41467-024-44837-8