​【今日Science】小晶粒，大塑性：论锥面滑移机制如何提高镁的塑性

成果速递

高强轻质的镁合金作为一种经典的结构材料在汽车、火车、飞机等交通工具的制造中广泛应用。

然而，镁金属及镁合金的大规模应用受制于其低塑性。这是由于镁的〈c+a〉位错滑移不能承载大的塑性变形。通常采取掺入其它元素的方法提高镁合金的塑性，但这种方法成本太高，难以在实际应用中推广。

近日，西安交通大学的单智伟教授、澳大利亚蒙纳士大学和重庆大学的聂建峰教授、美国内华达大学雷诺分校的李斌教授（共同通讯作者）等发现，对于晶粒尺寸极小的纯镁，其延展性远高于此前人们预想的水平。

该工作用原位TEM观察纯镁在塑性变形中的位错滑移机制，发现镁的〈c+a〉锥面滑移系能承载大的塑性变形。当镁晶粒小至亚微米级别时，镁表现出远高于其块体材料的高塑性。

对此，作者提出，小的晶粒尺寸通常导致大的应力，这促使镁晶体中更多的〈c+a〉滑移系开动，由此产生的塑性变形使镁金属兼具高的强度和塑性。

此外，小晶粒能抑制孪晶变形，而这正是大晶粒材料常见的断裂机制。该机制有望提高镁及其他金属、合金的延展性。

该工作以“Large plasticity in magnesium mediated by pyramidal dislocations”为标题于2019年7月5日发表在国际顶刊Science上。

图文解读

图一、原位TEM观察柱状镁单晶在压缩应力下沿<a+c>晶向滑移

图二、横截面为梯形的镁金属样品在<c+a>位错滑移下的衍射衬度像

图三、原位TEM观测不同样品中的<c+a>位错滑移

图四、用三维重构模型解释两种类型的<a+c>锥面滑移机制，从中可见不同塑性变形模式下的滑移面及交叉滑移方式。

文献信息

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

原文链接：

https://science.sciencemag.org/content/365/6448/73