在4.3节，我们提到过孪生是单晶体塑性形变的基本方式之一，如图4.10（c）所示。当两个晶体（或一个晶体的两个部分）沿一公共面呈镜面对称关系时，这两个晶体或晶体的两个部分称为孪晶（twin crystal）。它们的公共面为孪晶面或孪晶界。

孪晶界是低能量、大角度晶界的特例。孪晶界分为共格孪晶界（coherent twin boundary）和非共格孪晶界（incoherent twin boundary）。共格孪晶界上的所有格点均为重位点阵。此处的原子为两个晶体所共有，且完全匹配。因此，晶格畸变程度很小，界面能很低（约为普通晶界界面能的1/10）。共格孪晶界较为常见，如图4.41（a）所示。若在共格孪晶界的基础上，孪晶界旋转一定角度即得到非共格孪晶界，如图4.41（b）所示。非共格孪晶界上的原子不完全匹配，只有部分原子属于晶界两侧的晶粒。所以非共格孪晶界上的原子错排程度大，晶格畸变程度也比共格孪晶界大。但非共格孪晶界的界面能与普通晶界界面能相比还是较低，约为普通晶界界面能的1/2。

图4.41　孪晶界示意图（AB为晶界的平均位置）(www.daowen.com)

图4.42（a）示意了MgO中的孪晶界。该晶界由几个原子间距大小的重复结构单元组成。偏离完全共格关系的晶界可用重复的共格结构单元或在晶界共格点阵上的位错来描述。图4.42（b）示意了重复的共格结构单元。

图4.42　（a）MgO中可能的36.8°倾斜晶界（310）孪晶；（b）简单立方晶体，36.8°完全倾斜晶界的（310）孪晶（引自Kingery，2010）

至此，我们已经粗略了解了面缺陷中晶界的一些基本结构。但需要强调的是，晶界仅是一过渡区域。在这个区域，一个晶粒的位向是逐渐转变成另一个晶粒的位向的。因此，晶界不是数学上的平面或曲面。它具有一定的厚度。不过，其厚度大约只有几个到十几个原子间距的大小。与另外二维方向的尺度相比，厚度很小，故晶界是二维平面或曲面。但这些平面或曲面又是不规则的，它们含有台阶、锯齿部分、位错和空位等。因此，我们在前面给出的晶界示意图中，晶界仅表示其平均位置。