纳米孪晶作为一种特殊的微观组织可为金属材料带来诸如高强度、高电导、高稳定性等优异的性能，近年来一直是行业内的研究热点。但迄今为止，相关研究大多局限于具有中、低层错能的金属材料（如铜和银），在具有高层错能的金属（如铝）中则很难形成纳米孪晶组织。尤其是对于工业上广泛使用的铝及铝合金，如果能形成纳米孪晶组织，则有望大幅度提高其强度，从而拓宽其应用范围。有研究人员通过将铝（Al）与低层错能金属银(Ag)复合，制备出Ag/Al纳米多层膜，通过层间共格界面的模板效应，使银层中形成的纳米孪晶越过界面直接生长到铝层中，因此获得了纳米孪晶铝。这种制备方法工艺复杂、条件严苛，同时需要利用低层错能金属作为孪晶源以诱发孪晶生长，其实际应用受到限制。如何能在更加简单的条件下制备纳米孪晶铝目前仍是国际性难题，相关研究具有重要的理论意义与实用价值。

针对上述问题，西安交大金属材料强度国家重点实验室孙军教授团队博士研究生左家栋、青年教师张金钰教授、刘刚教授与何成副教授合作，采用磁控溅射方法制备了纳米结构的铝/非晶氮化铝（Al/AlN）多层膜，并在铝层中观察到了明显的纳米孪晶(上图a)和9R相(上图b)。9R相是一种扩展的非共格孪晶界，具有周期性排列的层错结构。由于在铝中9R相比纳米孪晶更不稳定，其制备难度亦高于纳米孪晶，目前关于铝中9R相的形成机理和强化效果尚不清楚。在~10nm到~200nm范围内调控Al/AlN纳米多层膜的单层厚度h，发现纳米孪晶和9R相的形成随h变化均表现出明显的尺寸效应：从当单层厚度h£~20nm时，超过70%的9R相贯穿整个Al层厚度；而当h>~20nm时，超过80%的9R相从Al/AlN相界面形成后终止于晶粒内，并没有形成贯穿Al层厚度的结构；另一方面，纳米孪晶的含量整体上随单层厚度h的增大而增加，但是在h£~20nm时纳米孪晶含量较低（