作为晶体材料中普遍存在的一种面缺陷，晶界对材料的力学性能(特别是疲劳性能)具有非常重要的影响，而不同种类的晶界所起的作用也不相同，这取决于晶界与位错的交互作用类型。一般来说，大角晶界阻碍位错，而小角晶界则允许位错穿过，这种交互作用的单一性使两种晶界的疲劳开裂机制表现出一定的确定性，即：无论与加载轴成何角度，大角晶界始终优先萌生疲劳裂纹，而小角晶界几乎不发生疲劳开裂。而由于两侧晶粒之间晶体学取向关系的特殊性，孪晶界面与位错的交互作用具有多样性：位错可能被塞积在孪晶界处、也可能穿过孪晶界，还有可能沿着孪晶界面滑动，因此孪晶界对材料单向拉伸变形的强塑性匹配具有特殊贡献。
鉴于以上诸多特点，孪晶界面的疲劳损伤开裂行为也令人充满期待，然而单个孪晶界面的疲劳开裂机制尚缺乏系统的研究。材料疲劳与断裂研究部张哲峰研究组成功制备出含单个孪晶界面的块体铜双晶体，并设计进行了一系列疲劳实验。研究发现，共格孪晶界面与加载轴的夹角决定其疲劳开裂机制：当孪晶界面近似平行或垂直于加载轴时，疲劳裂纹优先沿滑移带萌生；而当孪晶界面倾斜于加载轴的情况下，疲劳裂纹优先沿孪晶界萌生与扩展。对非共格孪晶界而言，情况有所不同，当孪晶界倾斜放置时，位错滑移可以穿过孪晶界同时界面本身可以迁移，导致非共格孪晶界较强而滑移带优先开裂。基于明确而系统的实验证据，首次阐明了孪晶界疲劳开裂机制的取向性与可控性，为未来高疲劳性能材料的界面优化设计提供了参考与指导。该工作发表在Nature Communications 5 (2014) 3536, Acta Materialia 73 (2014) 167和Scientific Reports 4 (2014) 3744上。
