引言

  在实际生产中，制造出具有理论“理想”强度的材料往往是不容易实现的。目前，大多数生产中提高材料强度的方法都是基于控制材料之中的缺陷来阻碍位错的运动，然而这些方法存在一些局限性。例如，工业单相纳米晶合金和单相金属玻璃可以具有非常高的强度，但由于在材料制备过程中反霍尔-帕奇（Hall-Patch）效应和剪切带的形成，它们通常会在相对较低的应变（小于2%）下发生软化。

  成果简介

  北京时间2017年4月6日，法国国家科技科学院院士、香港城市大学副校长吕坚（通讯作者）研究团队于Nature上在线发表一篇题为“Dual-phase nanostructuring as a route to high-strength magnesium alloys”的文章。该科研团队研制了双相纳米晶结构的镁合金材料，通过磁控溅射法将直径约6 nm的MgCu2晶粒均匀地嵌入约2 nm厚的富含镁的无定形壳中，生产获得具有非晶/纳米晶双相结构的镁基超纳尺寸双相玻璃晶（SNDP-GC）。该双相材料结合并加强了纳米晶材料与非晶纳米材料的优势，在室温下表现出接近理想强度，并且解决了样品尺寸效应问题。研究团队所制成的镁合金体系是由埋在无定型玻璃壳中的纳米晶核组成，所得双相材料的强度是近乎理想的3.3 GPa，这也是迄今为止强度最大的镁合金薄膜。同时，研究者提出了一种由本构模型组成的强度增强机制，在材料制备过程中形成了一个由直径约6 nm且几乎无位错的晶粒组成的结晶相，当应变发生时该结晶相阻止了局部剪切带的移动传播，在任何已出现的剪切带内，嵌入的晶粒分裂和旋转，也有利于材料强化和抵抗剪切带的软化效果。

  镁基SNDP-GC的三维TEM图

  镁基SNDP-GC的结构

  室温下镁基SNDP-GC的机械性能及与其他合金的性能对比

  镁基SNDP-GC的形变机理

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