本文通过原位透射电镜技术，系统研究了400 keV Al⁺离子辐照下5052铝合金中晶界取向差对辐照诱导位错环异常形核与演化的影响。研究发现，与传统认知中晶界作为强缺陷阱的行为不同，在低辐照剂量下，位错环优先在高角度晶界附近形核，且形核剂量阈值强烈依赖于晶界取向差。具体而言，取向角大于15°的晶界在0.4 dpa时即开始有位错环形核，而取向角为5-15°和1-5°的晶界形核阈值分别延迟至1.0 dpa和1.2 dpa。研究进一步揭示，这种异常形核行为源于晶界取向差所导致的固有应力差异以及溶质原子（Mg）在晶界处的偏聚与扩散行为差异。高角度晶界区域更高的应力集中分数和原子扩散速率促进了自间隙原子团的优先簇聚，从而主导了早期的位错环形核。随着辐照剂量增加，位错环在高角度晶界处生长、合并，并最终形成位错网络，此网络可作为二次缺陷阱吸收后续缺陷，改变了晶界附近的微观状态。此外，研究还发现缺陷贫化区的形成与宽度同样受晶界取向角调控，在高角度晶界附近甚至观察到贫化区的缺失。该工作通过建立晶界取向角、应力状态、缺陷演化和晶界微观状态变化之间的关联，为基于晶界工程设计高抗辐照铝合金材料提供了新的实验证据和机理见解。

图1：展示了未辐照样品的晶界取向差表征与分类结果。图1a为通过透射菊池衍射获得的带衬度图，显示了三个待研究区域的晶界。图1b将1°至>50°的取向差以5°为间隔分为11类并用不同颜色标示。图1c清晰地显示，在0.6 dpa剂量下，位错环显著聚集在取向角大于15°的晶界附近，而小于15°的晶界仅可见短位错线衬度。图1d和1e统计了样品中不同角度晶界的频率以及典型观察区域的晶粒取向差分布，表明低角度晶界在样品中占比最大。

图2：系统研究了不同取向差晶界处位错环形核的辐照剂量窗口。图2a-c分别展示了取向差为1-5°、5-10°和10-15°的晶界附近位错环的原位演化过程，证实了形核阈值的存在。图2d总结了不同取向差晶界处位错环形核与辐照剂量的关系图，明确指出位错环在晶界处的形成不仅与取向差相关，也与辐照剂量紧密相关。