多晶材料中的晶界具有额外的自由体积和更高的能量，因此它们在扩散、沉淀、相变以及缺陷积累和吸收等边界相关现象中起着重要作用1, 2, 3, 4。然而，某些特殊边界（如共位格点（CSL）边界由于原子匹配度更好，其界面能显著低于其他边界5, 6。这些低能量的CSL边界，尤其是孪晶相关的（Σ3^n型），与随机高角度晶界（RHAGBs）相比，具有优异的抗晶间腐蚀、开裂和沉淀能力7, 8, 9。晶界工程（GBE）利用热机械处理（TMP）形成这些CSL边界，从而改善低堆垛故障能量（SFE）FCC材料的各种晶界相关性能10, 11, 12, 13。
晶界在滑移过程中也作为位错运动的障碍，这种障碍的程度决定了不同类型变形过程中的塑性变形连续性[14]。如果变形过程中的滑移受阻，晶界处可能会积累局部应力，导致滑移带形式的应变局部化。这些位置容易发生裂纹起始，随后裂纹扩展，尤其是在疲劳变形过程中[15]。由于位错穿过晶界的传递控制着变形行为，可能引发部件失效16, 17，因此理解不同晶界（包括孪晶边界）在滑移传递中的作用至关重要。研究发现，当相干孪晶边界与加载轴平行或垂直对齐时，可以增强疲劳裂纹抗力。另一方面，当非相干孪晶边界与加载轴成一定角度对齐时，也能提供更好的疲劳抗力[18]。尽管CSL边界具有特殊性质，但它们对变形行为的影响仍相对较少被探索19, 20, 21, 22。
GBE已应用于Cu、Ni等FCC纯金属以及超级合金和高熵合金，以改善其机械性能23, 24, 25。对Cu-16at.%Al合金的研究表明，优化的GBCD在室温下提高了延展性，因为孪晶边界更好地阻止了裂纹扩展[23]。另一项关于CoCrFeMnNi(2N)合金的研究显示，孪晶边界有助于实现更好的应变硬化和强度与伸长的优良组合[26]。类似地，IN625合金在保持延展性的同时，强度也得到了提高，这归因于相干孪晶边界对位错运动的更好阻碍[27]。先前的研究还表明，低? CSL边界比RHAGBs具有更少的位错堆积，因此提供了更好的应变适应能力23, 24, 28。基于纳米压痕的研究显示，孪晶边界比RHAGBs具有更强的硬化响应[29]。关于位错-晶界相互作用的研究表明，变形过程中的位错吸收、堆积形成和裂纹扩展抵抗能力取决于晶界的界面能18, 28, 31。当位错发生解离、重组或再发射时，特别是多重滑移和交叉滑移激活时，位错与晶界的相互作用的复杂性会增加[17]。另一项研究结合实验、密度泛函理论（DFT）和分子动力学（MD）模拟得出结论，晶格位错向晶界的定向滑移与晶界位错的排列有关[32]。最近，先进的实验工具如原位变形结合高分辨率电子背散射衍射（HR-EBSD）33, 34和高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）32、微数字图像相关（μ-DIC）[36]以及孪晶相关域（TRD）重建工具[37]变得流行起来。EBSD和原位SEM-DIC可用于追踪晶界附近的滑移系统激活和局部塑性应变演变，而TEM可用于建立局部滑移传递与裂纹起始之间的联系。此外，计算和理论建模以及数据驱动方法38, 39近年来也引起了兴趣。因此，这些先进工具的应用可以提供对位错-边界相互作用的更好理解[40]。然而，关于CSL边界作为位错障碍和滑移传递效果的定量评估在文献中仍然不足。
虽然晶界通过Hall-Petch关系对强化的效应已经众所周知[41]，但确定孪晶相关边界对强化的具体贡献可以提供有价值的见解。此前还提出了一种修正的Hall-Petch关系[42]，以将孪晶边界的影响纳入有效晶粒尺寸的计算中。然而，需要应用这种关系来评估孪晶对位错运动的抵抗能力。关注这些方面将有助于定量评估不同边界作为位错运动的障碍。此外，晶界处更容易的滑移传递将导致塑性变形的连续性和更高的延展性[43]。这不仅取决于边界的错位取向，还取决于滑移面和滑移方向在边界处的对齐情况。文献中提出了多种几何参数来定量评估滑移传递[44, 45, 46]。根据激活的滑移系统，边界处会有残余位错。因此，每个晶粒中不同滑移系统的解析剪切应力或Schmid因子以及边界处残余位错的伯格斯矢量也是影响滑移传递效率的重要参数[47, 48]。基于此，近年来开发了更准确的参数来评估晶界的滑移传递。其中，残余伯格斯矢量（RBV）被认为是评估晶界滑移传递的有效参数之一[16, 46, 49, 50]。进一步研究发现，不仅某些边界的比例，它们的网络也在滑移传递的连续性中起着重要作用。因此，使用孪晶相关域（TRD）重建并结合Schmid因子和Taylor因子等指标将有助于确定孪晶网络对塑性的影响。
316L不锈钢是一种技术上非常重要的材料，应用于多个领域。由于其低SFE值和单相FCC微观结构，它已成为研究GBE的模型系统之一，特别是关注孪晶相关的CSL边界10, 51, 52。因此，本研究中也选择了316L不锈钢来了解CSL边界对力学性能的影响。根据文献综述，虽然早期研究集中在CSL比例对整体力学行为的影响上20, 26, 31，但孪晶边界在变形过程中的应变适应性与RHAGBs有何不同仍不清楚。此外，这些研究尚未关注孪晶边界网络对力学性能的具体影响。例如，尚不清楚连接更紧密的孪晶边界网络是否有助于塑性变形过程中的滑移连续性。
因此，本研究旨在定量评估CSL边界比例和网络连通性对316L不锈钢应变适应性和力学性能的影响。为此，通过强化贡献分析量化了孪晶边界在强化中的作用，并进一步利用修正的Hall-Petch关系进行了研究，该关系考虑了孪晶边界的抵抗作用。同样，将塑性与残余伯格斯矢量（RBV）和孪晶相关域（TRD）各向异性相关联，以确定孪晶边界及其网络在塑性变形中的作用。使用EBSD和TEM在变形前后进行微观结构表征，也用于评论边界在变形行为中的作用。总体而言，这项研究提供了关于孪晶网络如何控制位错-边界相互作用的关键见解，为通过晶界工程设计具有优异塑性和应变硬化的FCC合金提供了新途径。
