1。3。2。1  退火孪晶界

基于退火孪晶的晶界工程使材料内部生成大量退火孪晶，随之产生大量的退火孪晶界，退火孪晶界在重合位置点阵模型中是∑3晶界。在面心立方结构金属材料中，孪晶面在{111}晶面上叫做共格孪晶界，相反，孪晶面不在{111}晶面上的叫做非共格孪晶界。共格孪晶界和非共格孪晶界在结构和性能方面均存在差异，首先共格孪晶界的能量比非共格孪晶界的能量要低，其次共格孪晶界的可动性不高，而非共格孪晶界的比较容易迁移，可动性较高。论文网

1。3。2。2  GBCD优化微观模型

经过晶界工程优化晶界特征分布后的材料内特殊晶界的比例很高，关于高比例的特殊晶界的产生机理目前共有四种解释模型。

首先是Kumar提出的高∑SCL晶界分解模型。形变退火处理后材料内部产生退火孪晶界，也就是∑3晶界，这些∑3晶界与其他高∑SCL晶界相遇反应生成大量低∑SCL晶界，即∑3 + ∑n ＝∑n/3，实现材料的GBCD优化。然而高∑SCL晶界分解模型却没有办法解释为什么经过GBCD优化的材料中只存在∑3、∑9及∑27这三种特殊晶界。

其次是Shimada提出的特殊片段模型。经形变退火处理后材料内部出现退火孪晶，退火孪晶的发散作用，在一般大角度晶界处引入了一段特殊晶界片段，抑制了晶间腐蚀裂纹的扩展。事实上并不是所有的退火孪晶都可以在一般大角度晶界处引入特殊晶界片段，然而特殊片段模型无法解释这种现象。

第三种模型是Randle提出的∑3再激发模型。形变退火处理后材料内出现退火孪晶共格∑3晶界，且共格∑3晶界会与一般大角度晶界相交。与共格∑3晶界相交的大角度晶界首先开始移动，与另一个共格∑3晶界相遇反应生成∑9晶界，∑9晶界继续移动与第三个共格∑3晶界相遇反应生成非共格∑3晶界，通过共格∑3晶界持续地迁移反应实现材料GBCD优化。但是非共格∑3晶界能量高于共格∑3晶界，∑3再激发模型中，低能量的共格∑3晶界促成了高能量的非共格∑3晶界的生成，违背了能量最小原理。

目前能较好地解释上述三种模型解释不了的实验现象的GBCD优化模型是王卫国等人提出的非共格∑3晶界的迁移反应模型。形变热处理后材料内部出现大量退火孪晶∑3晶界，既包括共格∑3晶界也包括非共格∑3晶界。一方面，共格∑3晶界结构稳定，能量较低，可动性差，迁移困难，在只存在共格∑3晶界的条件下，材料内部不会产生出大量∑9、∑27晶界，因此GBCD不会得到优化。而另一方面，非共格∑3晶界能量高，可动性好，易于移动，迁移过程中将会与其它晶界相遇相互反应，使GBCD得到优化。两非共格∑3晶界在迁移过程中彼此相遇会反应生成∑9晶界，∑9晶界与∑3晶界在迁移过程中彼此相遇会反应生成∑27晶界，两∑9晶界在迁移过程中彼此相遇会反应生成∑81晶界。以此类推，得到∑3n晶界之间的反应关系式为

∑3n+∑3m＝∑3n+m  或  ∑3|n-m|

式中，m和n均为正整数。

1。3。3   GBCD完成优化的判据

1。3。2。1  特殊晶界比例

由于一般大角度晶界的能量较高，可动性好，所以一般大角度晶界往往会成为腐蚀裂纹的形核中心及扩展通道，使材料发生晶间腐蚀等失效行为。而特殊晶界具有能量低、可动性差及对溶质偏析不敏感等性能，所以特殊晶界能够有效抑制晶间腐蚀裂纹的产生及扩展，改善和提高材料的抗晶间腐蚀性能。文献综述

大量的研究表明，当材料中特殊晶界数量高于或者远远高于一般大角度晶界数量时，多晶体材料的抗晶间腐蚀性能将会大大增强。这种情况下，可认为特殊晶界尽可能多地取代了一般大角度晶界，使材料中的晶界总体上表现为特殊晶界的性能。因此，特殊晶界的比例是判断GBCD是否完成优化的一项重要指标，特殊晶界比例越高，GBCD优化效果越好。