今日Science：镁合金塑性增强机制的起源与预测

【引言】

开发高性能，价格合理，轻量级的结构金属是实现高能源效率和人类福祉的重要目标。Mg是目前最轻的结构金属（分别约为Al和Fe的三分之二和四分之一的密度），储量在地球上也是很丰富的，最重要的是其可回收和生物相容的特性。这些性能使镁可在汽车，航空航天和生物医学应用展现出非凡的才能。然而，Mg具有低延展性，使其难以在室温下加工，这限制了其在许多应用中的使用。Mg的这种不易加工性与其六方密排（hcp）晶体结构息息相关。

【成果简介】

北京时间2018年1月26日，Science在线发表了洛桑联邦理工学院W. A. Curtin（通讯作者）团队题为“Mechanistic origin and prediction of enhanced ductility in magnesium alloys”的文章，由于金字塔形<a + c>位错转换为固定结构，纯镁表现出较差的延展性。该研究说明了为什么镁可以通过特定的稀释溶质添加剂使其具有延展性，这使得<c + a>交叉滑移和倍增速率比有害的<c + a>转化速度快得多，使得其在加工过程中既能获得良好的质感，又能在变形过程中持续塑性变形。定量理论建立了延性作为合金成分函数的条件，与许多现有的镁合金的实验非常吻合，并且溶质增强滑移机制通过透射电子显微镜观察在镁-钇中得到证实。这种理论可以快速筛选出有利于高延展性条件的合金组成，并有助于开发高成形性的镁合金。

【图文导读】

图1 室温拉伸破坏应变（作为延展性的量度）相对于所选择的多晶Mg和Mg合金的晶粒尺寸

图2 交叉滑移过程

图3 二元和更高阶镁合金的交叉滑移和延展性指数c的活化能

图4 纯Mg和Mg-Al合金在室温拉伸变形下的试验结果

本文由材料人学术组Allen供稿，材料牛整理编辑。

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