广义取向差理论新进展

基于滑移、孪生和固态相变均以确定的特征面与特征方向为载体，赵子博研究员将取向差推广为两晶粒某一几何特征匹配目标的角度偏离，提出以最小旋转角为几何内核的广义取向差框架，并以统一方程 Dx·G1 = Rxy·Sy·G2 描述。该框架以最小旋转角为几何内核，凡可定义特征匹配算子、且匹配程度对该过程可检验者，均可纳入。

在理论衔接上，广义取向差将 CSL、O 点阵等界面结构理论纳入统一描述：经典取向差、三类过程取向差与 CSL 偏离角均可理解为实际取向状态到特定理想匹配态的最小旋转，各理想匹配态构成界面构型空间中的特征点，其偏离参量即为局部坐标。由此建立由界面能、过程势垒到过程概率的能量联系，并据此衔接 Hall-Petch 关系、固态相变晶界形核与多晶体变形协调等经典理论。

更具体地，广义取向差中的滑移、孪晶和相变取向差在预测其相关物理行为的有效性已在不同体系钛合金的滑移传递与孪生传递和变体选择实验统计中得到验证。结合群论简化与四元数算法，三类参量可由 EBSD 数据批量高效获得。广义取向差将取向差由静态几何描述推进为过程倾向的定量表征，为界面处过程倾向分析提供了统一的晶体学基础。

相关成果已分别投稿至《Metallurgical and Materials Transactions A》与《金属学报》。

该工作历时 6 年，由赵子博研究员主导，由中科院金属研究所到昱华先进材料研究院，先后由刘远宏、李小龙等人共同完成。赵子博提出滑移、孪生与相变三类取向差概念和数学框架，后续归纳了广义取向差概念及其与一些材料学经典理论的框架联系；刘远宏主要负责了相变取向差理论与实验验证；李小龙主要负责滑移和孪晶取向差的公式推演，计算程序开发、四元数算法实现与可视化功能；金属所杨久旭、昱华研究院邵骏、张博华参与了部分实验表征与数据分析。作者在金属所工作期间，得到了王清江和杨锐研究员的支持，特此感谢。