國內再增一篇Science：通過調控錐面滑移使金屬Mg獲得高塑性

【背景介紹】

眾所周知，由于鎂是最輕的結構金屬，使用金屬鎂可以有效的減輕合金重量而降低能源消耗，所以鎂合金其在汽車、飛機和航空航天等領域被廣泛的研究和使用。然而，鎂在室溫下具有有限的延展性，使其在型材和構件的加工和成形方面變得困難和昂貴。因此，低的延展性成為阻礙鎂制品廣泛應用的主要障礙之一。研究發現，金屬鎂的延展性與錐面?c+a?位錯滑移密切相關。因此，要想獲得金屬鎂的高延展性應通過形成更多?c+a?位錯滑移來實現。然而，?c+a?位錯滑移在本質上是不穩定的，因此研究錐面?c+a?位錯滑移對金屬鎂塑性的影響變得異常困難。

【成果簡介】

今日，西安交通大學的單智偉教授、重慶大學的聶建峰教授和美國內華達州立大學的李斌教授（共同通訊作者）聯合報道了他們通過原位透射電鏡（TEM）力學測試證明，不同性質的?c+a?位錯可以通過在錐面上滑移來獲得更大的塑性。并且研究發現亞微米尺寸的鎂樣品比散裝樣品具有更高的塑性。此外，小晶體尺寸通常會帶來高應力，從而激活金屬鎂中更多的?c+a?位錯滑移以適應塑性，進而獲得高強度和良好的塑性。研究成果以題目為“Large plasticity in magnesium mediated by pyramidal dislocations”發表在國際頂級期刊Science上。

【圖文解讀】

圖一、原位TEM觀察鎂單晶在沿C軸壓縮應力下的?c+a?位錯滑移
（A）加載方向的六角形晶胞；

（B）應力-應變曲線；

（C）壓縮期間位錯密度增加的快照。

圖二、橫截面為梯形樣品中?c+a?位錯滑移的衍射對比分析
（A）測試配置的示意圖；

（B, C）相同區域記錄的暗視野TEM圖像。

圖三、原位TEM顯示不同樣品中?c+a?位錯滑移的運動
（A）擴展半環；

（B）邊緣段的運動；

（C）形成位錯偶極子和碎片。

圖四、3D重建顯示了錐體的I和II滑動面以及?c+a?位錯的交叉滑移
六邊形單元格表示觀察方向和兩個金字塔形平面：（A）觀察方向是[2110]；（B）觀察方向是[1010]；（C）觀察方向是[1210]。

【小結】

綜上所述，作者的研究結果提供了關于小尺寸純鎂中錐體位錯的遷移率及其與塑性的關系的信息，并且其深入探討了在室溫下長期需求的難以形成具有可塑性鎂的新策略。同時促進位錯和抑制變形孿晶是一種有效的策略。該實驗策略可以擴展到通過識別哪些微結構促進或降低諸如強度和延展性等性質來理解其他六邊形金屬的行為。。

文獻鏈接：Large plasticity in magnesium mediated by pyramidal dislocations?(Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aaw2843)

本文由CQR編譯。

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