镁合金作为“21世纪的绿色环保工程材料”之一，具有密度小、比强度和比刚度高，良好的导热、减震、电磁屏蔽以及切削等一系列综合性能，广泛应用于汽车产业、各类电子产品以及航空航天工业等相关行业,有效实现轻量化目标，缓解日益严重的能源和环境问题。然而，镁较低的延展性使其在室温下加工困难，从而制约着其广泛应用。近年来，随着镁合金不断地开发和应用，提高镁合金的强度、成型性、耐蚀性能以及抗蠕变性能是亟待解决的关键问题，开发高性能稀土镁合金成为国内外的研究热点。含长周期结构（LPSOs – Long Periodic Stacking Ordered Phases/structures）的稀土镁合金凭借其优异的室温和高温屈服强度，良好的塑性、阻尼性能和抗蠕变性，成为开发高性能稀土镁合金的一个重要方向。基于镁合金中层错和长周期结构相中局域面心立方堆垛基本单元（FCC-type building blocks）的相似性（Ref:J. Alloy. Compd.586 (2014) 656-662），揭示该基本单元的形成机制成为设计开发新型高强韧镁合金的一个关键问题。

近日，凝固技术国家重点实验室李金山教授团队联合宾夕法尼亚州立大学Zi-Kui Liu教授团队、约翰霍普金斯大学Laszlo Kecskes研究员、浙江大学王江伟教授团队、北京科技大学李时磊副教授和惠希东教授团队等，通过集成计算材料工程(ICME)的方法，结合从头计算分子动力学、第一原理计算、同步辐射和高分辨电镜原位观察，从电子和原子角度阐明了一种晶格畸变调控镁合金层错形成的机理，并揭示了其局域HCP-FCC相变的本质特性，为开发新型高强韧镁合金的提供一种新的理论依据。该理论观点不但符合当前“某些结构缺陷实为相变”（Ref：Nat. Mater. 17 (2018) 757-758）的新潮思想，还可揭示HCP结构材料的传统“Shear-dominated”和新型“Shuffling-dominated”塑性变形（Ref：Phys. Rev. Lett. 103 (2009) 035503; Scripta Mater. 69 (2013)287-290; Science 349 (2015) 1059-1060; Mater. Res. Lett. 1 (2013) 126-132）的本质。同时，团队成员王毅副教授的前期相关研究成果表明，（1）LPSOs相（包括6H，10H，14H，18R和24R）中FCC型堆垛原子层的实为内禀层错的电子结构本质特征(J. Alloy. Compd.586 (2014) 656-662；Chem. Phys. Lett., 551 (2012) 121-125)；(2)基于界面工程设计理念，通过合金化可以实现镁合金的强韧化（Mater. Res. Lett. 5, (2017), 415-425; Acta Mater. 67, (2014), 168-180；JOM, 67 (2015) 2433-2441）。

（审稿：黄越）

文章链接：Local lattice distortion mediated formation of stacking faults in Mg alloys (Acta Mater. 170（2019）231-239) https://doi.org/10.1016/j.actamat.2019.03.030