为了进一步理解纳米孪晶束的各向异性韧化机制，近期中科院金属所沈阳材料科学国家研究中心卢磊研究员课题组研究了纳米孪晶束/纳米晶混合结构Cu在4个不同裂纹面方向下的断裂行为。结果表明混合结构Cu的断裂韧性和断裂行为会极大的依赖于裂纹面相对于孪晶界（或拉长状纳米晶）的取向。当裂纹面和裂纹扩展方向均垂直于孪晶界时，混合结构Cu表现出最高的断裂韧度（J_IC），该值大约是裂纹面和裂纹方向均垂直于孪晶束取向下的3倍。 

　　这种与取向密切有关的断裂韧性主要与纳米孪晶束的各向异性桥连韧化行为以及拉长状纳米晶粒引起的裂纹偏折有关。其中在某一特定的取向下，混合结构Cu可获得非常优异的强度-韧性匹配，表明这种各向异性可以作为高强纳米结构材料在某一关键方向增韧，以满足实际工程应用的潜在策略。 

　　该成果以 “Anisotropic toughening of nanotwin bundles in the heterogeneous nanostructured Cu” 为题发表在《Acta Materialia》（2022年2月15日在线，https://doi.org/10.1016/j.actamat.2022.117748）。 

　　图1. (a1-a4) 纳米孪晶/纳米晶混合结构中各取向试样的断裂过程示意图。(b) 纳米孪晶/纳米晶混合结构Cu在不同裂纹面方向下的断裂起始韧性（K_i）和屈服强度（σ_ys）关系图，并与其他方法制备的纳米结构Cu进行性能比较。