Abstract Molecular dynamics simulations and first-principles calculations are carried out on first order pyramidal plane (π1) of magnesium to study both compression twinning (CTW) and dislocation slip. To this end, a generalized stacking fault energy analysis is employed on dense (π1D) and loose spaced (π1L) π1 planes. The crystal shearing resistance is extracted by using a minimum-energy path (MEP) finder called the nudged elastic band (NEB) method. The MEP regarding 1 ¯ 012 10 1 ¯ 1 π 1 L slip system shows that the unfaulted crystal structure is recovered in the middle of the path with non-straight and pronounced curved slip trajectories. Besides, it will be revealed that metastable configurations on the half of the MEP for 1 ¯ 012 10 1 ¯ 1 π 1 L slip system are indeed related to a dissociated 〈c + a〉 extended dislocation of loose pyramidal-I 〈c + a〉 slip, 1 / 3 1 ¯ 1 ¯ 23 10 1 ¯ 1 π 1 L . Also, after extracting the dissociation mechanism related to this dislocation, it will be shown that loose pyramidal-I 〈c + a〉 slip can involve shuffling. Moreover, the MEP for dense pyramidal-I 〈a〉 slip, 1 / 3 1 ¯ 2 1 ¯ 0 10 1 ¯ 1 π 1 D , shows transmutation of this slip into CTW in the middle of the path. This transmutation process will be further examined on CTW growth, and it will be demonstrated that this CTW mechanism is energetically more favorable compared to other twinning mechanisms.

中文翻译：

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关于镁的一阶金字塔平面上的滑移和孪生机制：分子动力学模拟和第一项主要研究

摘要 对镁的一阶棱锥面 (π1) 进行了分子动力学模拟和第一性原理计算，以研究压缩孪晶 (CTW) 和位错滑移。为此，在密集 (π1D) 和松散间隔 (π1L) π1 平面上采用了广义的堆垛层错能量分析。晶体剪切阻力是通过使用称为轻推弹性带 (NEB) 方法的最小能量路径 (MEP) 探测器提取的。关于 1¯ 012 10 1 ¯ 1 π 1 L 滑移系统的 MEP 表明，在具有非直线和明显弯曲滑移轨迹的路径中间恢复了无断层的晶体结构。除了，将揭示，对于 1¯ 012 10 1 ¯ 1 π 1 L 滑移系统，MEP 一半的亚稳态构型确实与松散金字塔形-I 〈c + a> 滑移的解离 〈c + a〉 扩展位错有关, 1 / 3 1 ¯ 1 ¯ 23 10 1 ¯ 1 π 1 L 。此外，在提取与此位错相关的解离机制后，将表明松散的金字塔形-I <c + a> 滑动可能涉及改组。此外，密集锥体-I <a> 滑移的 MEP，1 / 3 1¯ 2 1 ¯ 0 10 1 ¯ 1 π 1 D 显示该滑移在路径中间嬗变为 CTW。这种嬗变过程将在 CTW 生长中进一步研究，并且将证明与其他孪生机制相比，这种 CTW 机制在能量上更有利。在提取与此位错相关的解离机制后，将表明松散的锥体-I <c + a> 滑动可能涉及改组。此外，密集锥体-I <a> 滑移的 MEP，1 / 3 1¯ 2 1 ¯ 0 10 1 ¯ 1 π 1 D 显示该滑移在路径中间嬗变为 CTW。这种嬗变过程将在 CTW 生长中进一步研究，并且将证明与其他孪生机制相比，这种 CTW 机制在能量上更有利。在提取与此位错相关的解离机制后，将表明松散的锥体-I <c + a> 滑动可能涉及改组。此外，密集锥体-I <a> 滑移的 MEP，1 / 3 1¯ 2 1 ¯ 0 10 1 ¯ 1 π 1 D 显示该滑移在路径中间嬗变为 CTW。这种嬗变过程将在 CTW 生长中进一步研究，并且将证明与其他孪生机制相比，这种 CTW 机制在能量上更有利。