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通过改变高密度聚乙烯（HDPE）试样的结晶条件得到3种不同片晶厚度的HDPE试样。采用同步辐射小角X射线散射技术在线观察HDPE试样在单轴拉伸过程中的微观结构演变。实验结果表明,薄片晶试样（片晶厚度为13.8 nm）在拉伸过程中发生塑性形变,试样经历了应力诱导的晶块破碎和重结晶过程;厚片晶试样（片晶厚度分别为21.3 nm和28.1 nm）在拉伸初期出现空洞化现象,在线实验证明了空穴的发生及转向;具有相似结晶度但不同片晶厚度的体系,产生的空穴形状也不同,片晶越厚,塑性形变的能力越差。