东莞理工学院交叉科学研究中心黄照文博士通过晶体学统计、位错形貌精细表征和临界分切应力计算，揭示了纯钛中由于位错源开动受限引起的屈服强度上升，以及<c+a>锥面位错滑移协调变形诱发YD现象的一般规律。相关内容以题为“Additional dislocation slip determined excess yield stress in titanium”的工作在Materials Science and Engineering A上发表。交叉科学中心的王安定教授、王彪教授为通讯作者，黄照文博士为第一作者。

屈服现象，通常指的是应力-应变曲线反映的材料由弹性变形向塑性变形的平稳转变，对应的屈服强度是材料开发和工程结构设计的关键参数。但在特殊情况下，会观察到异常高的屈服应力和屈服后流变应力的突然下降，称为屈服下降(yield drop, YD)。一般来说，YD的产生归结于位错滑移的动态过程，可通过柯氏气团理论和Johnston-Gilman理论来解释。然而，在不含溶质元素碳和氮的IF钢中，YD现象随着镍含量的增加逐渐变得显著，这说明溶质元素的掺杂不是YD现象出现的先决条件。目前有关金属材料YD现象的产生原因存在一定的争议，特别是在考虑晶粒尺寸效应和位错运动的激活时。

（a） 不同晶粒尺寸纯钛的工程应力应变曲线，（b）对应的屈服点位置放大图。

根据Hall-Petch关系推导的具有不同晶粒尺寸样品的屈服强度，以及激发不同位错滑移所需的外载应力分布图。

本研究表明，晶粒尺寸的变化会显著影响材料的屈服行为，细晶强化为激活<a>柱面滑移和<c+a>锥面滑移提供了更高的流变应力，位错的开动和快速积累产生的“位错雪崩效应”诱发材料中YD的产生。结果显示，通过调控微观组织结构来控制不同滑移系统的激活，能够为设计具有超额屈服应力的高强度材料提供新思路。

原文连接：https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.144387

初稿：黄照文   一审：刘钊   二审：李润霞   三审：王彪