孪晶（Twin）是指晶体内部原子排列形成的一种特殊对称结构——同一晶体中，两部分（或多部分）原子以特定的对称关系（如镜像、旋转）排列。这种结构广泛存在于金属、半导体等晶体材料中，对材料的性能与应用有重要影响。
孪晶的特有名词
孪晶面(Twin Plane): 两部分孪晶共有的晶面，两部分原子以该平面为对称中心呈镜像排列；
孪晶界(Twin Boundary): 两部分孪晶实际接触的界面，即原子排列从一种取向过渡到对称取向的过渡区。孪晶界的原子排列较整齐，能量远低于普通晶界，因此孪晶结构相对稳定。
孪晶的分类及形成原因
生长孪晶：晶体在生长过程中，因原子堆积偏离正常顺序形成的。
图1 Cu合金五重孪晶的形成
（DOI: 10.1126/science.aax6511）
形变孪晶：晶体受外力影响（如拉伸、压缩、冲击等）发生塑性形变形成的。
图2 CrCoNi合金室温下变形亚结构的STEM表征
（DOI: 10.1016/j.actamat.2018.07.028）
相变孪晶：晶体发生相变时，因新旧相结构差异形成的孪晶。
图3 高熵合金的相变孪晶（DOI: 10.1016/j.jmrt.2023.08.003）
面心立方结构（FCC）：
根据文献可知，FCC的[011]晶向中存在{111}孪晶面。基于这一结构特征，可通过对[011]基体单晶的衍射斑点绕孪晶轴进行旋转180°，便能得到孪晶衍射斑点。
图4 FCC [011]{111}孪晶的衍射斑点形成模拟
图5 增材制造合金（FCC结构）孪晶形貌及衍射斑点图
（DOI: 10.1016/j.jmrt.2025.05.136）
体心立方结构（BCC）：
同理，BCC的[011]晶向中存在{112}孪晶面。基于这一结构特征，可通过对[011]基体单晶的衍射斑点绕孪晶轴进行旋转180°，便能得到孪晶衍射斑点。
图6 BCC [011]{112}孪晶的衍射斑点形成模拟
图7 α-Fe（BCC结构）的纳米孪晶形貌及衍射斑点图
（DOI: 10.1016/j.msea.2023.145593）
密排六方结构（HCP）：
密排六方结构存在5种孪晶系统，如下表所示。
表1 密排六方结构的孪晶特征信息
为了深入探究HCP孪晶衍射斑点的特征，我们重点关注“相邻晶粒取向差”这一参数：其中的角度值代表了基体与孪晶的（0001）晶面间的夹角，晶向则代表所观察的晶带轴。
① {10-12} 拉伸孪晶
相邻晶粒取向差：85°
② {11-12} 拉伸孪晶
相邻晶粒取向差：35°
③ {10-11} 压缩孪晶
相邻晶粒取向差：57.2°
④ {11-22} 压缩孪晶
相邻晶粒取向差：64.4°
⑤ {11-24} 压缩孪晶
相邻晶粒取向差：76.9°
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本文源自微信公众号：中材新材料研究院
原文标题：《一文读懂孪晶：FCC、BCC、HCP 结构的孪晶衍射规律全解析》
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/QW6syVdKjDEX9tVtsX-_ew
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