《科学》研究发现锥面位错可主导镁塑性变形

大洋之风

《科学》杂志刊发西安交通大学材料学院教授单智伟团队最新研究成果：塑性差并不是镁的固有属性，通过提高流变应力，如通过细化晶粒或提高应变速率来促进位错形核和滑移，可能是行之有效的增塑方法。

                               
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作为最轻质的金属结构材料，镁在航空航天、汽车、高铁、电子产品和医疗等领域具有广阔的应用前景。相比传统金属材料，镁塑性较差、型材和零件的变形加工困难、工艺成本高，制约了应用。

由于镁锥面位错（一种晶体缺陷）的几何形态和结构非常复杂，很难通过实验来全面解析。此前研究通常以计算机模拟为主，相关观点和推论均缺乏有力的实验证据。针对上述难题，单智伟团队采用原位电镜纳米力学测试技术来解决样品几何形变、微观结构演化以及力学曲线三者之间一一对应的难题。

随之的实验结果证明至少对亚微米尺度的纯镁而言，各种类型的锥面位错（刃、螺、混合型）不仅可以滑移，而且会导致非常大的塑性变形。与块体材料相比，微纳米样品呈现出更高的屈服强度和流变应力。由此，研究人员提高了测试样品的塑性。通过进一步深入分析，他们不仅确定了位错的滑移面，还清晰地观察到锥面位错的交滑移、位错偶极子的形成以及位错往复运动等此前尚未报道过的重要现象。

该研究成果为完善镁的塑性变形理论提供了重要的实验数据，并为高塑性镁合金的开发带来新启示。

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