香港城市大學呂堅最新Nature: 雙相納米結構鑄就史上最強鎂合金

Jon 6年前 (2017-04-06) 16563瀏覽

【引言】

在實際生產中，制造出具有理論“理想”強度的材料往往是不容易實現的。目前，大多數生產中提高材料強度的方法都是基于控制材料之中的缺陷來阻礙位錯的運動，然而這些方法存在一些局限性。例如，工業單相納米晶合金和單相金屬玻璃可以具有非常高的強度，但由于在材料制備過程中反霍爾-帕奇(Hall-Patch)效應和剪切帶的形成，它們通常會在相對較低的應變(小于2%)下發生軟化。

【成果簡介】

北京時間2017年4月6日，法國國家科技科學院院士、香港城市大學副校長呂堅(通訊作者)研究團隊于Nature上在線發表一篇題為“Dual-phase nanostructuring as a route to high-strength magnesium alloys”的文章。該科研團隊研制了雙相納米晶結構的鎂合金材料，通過磁控濺射法將直徑約6 nm的MgCu₂晶粒均勻地嵌入約2 nm厚的富含鎂的無定形殼中，生產獲得具有非晶/納米晶雙相結構的鎂基超納尺寸雙相玻璃晶（SNDP-GC）。該雙相材料結合并加強了納米晶材料與非晶納米材料的優勢，在室溫下表現出接近理想強度，并且解決了樣品尺寸效應問題。研究團隊所制成的鎂合金體系是由埋在無定型玻璃殼中的納米晶核組成，所得雙相材料的強度是近乎理想的3.3 GPa，這也是迄今為止強度最大的鎂合金薄膜。同時，研究者提出了一種由本構模型組成的強度增強機制，在材料制備過程中形成了一個由直徑約6 nm且幾乎無位錯的晶粒組成的結晶相，當應變發生時該結晶相阻止了局部剪切帶的移動傳播，在任何已出現的剪切帶內，嵌入的晶粒分裂和旋轉，也有利于材料強化和抵抗剪切帶的軟化效果。