作為輕合金的潛力股，鎂合金擁有眾多優(yōu)異的性能，例如比強(qiáng)度高、比模量大，良好的散熱性、抗震減噪性等，使其在航空航天、交通、國(guó)防軍工、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域極具應(yīng)用價(jià)值和前景。但是，一種形式的泛濫，必然造成一種形式的匱乏。要將鎂合金的價(jià)值利用起來，至今還潛藏著兩大技術(shù)難題：塑性差、綜合力學(xué)性能低。

    純鎂和大多數(shù)鎂合金都是密排六方晶體（hcp），變形機(jī)制為基面、柱面、錐面滑移和錐面孿生。室溫下，鎂合金只有基面能提供兩個(gè)獨(dú)立的滑移系，并不滿足五個(gè)獨(dú)立滑移系的最低要求，塑性變形中極易開裂。為了解決這個(gè)問題，可行的辦法是利用傳統(tǒng)變形過程中的輔助手段——孿生。

    一般來說，孿生過程對(duì)鎂合金塑性變形的直接貢獻(xiàn)很小，它的主要功能是在變形中調(diào)節(jié)晶粒取向，從而激發(fā)新的滑移和孿生；同時(shí)，孿晶之間發(fā)生相互作用產(chǎn)生二次孿生，進(jìn)一步提高塑性。

    悉尼大學(xué)的朱素琴研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鎂合金變形速率高到一定程度時(shí)，由于變形速度快，滑移系難以啟動(dòng)，強(qiáng)烈的應(yīng)力集中使合金變形的主導(dǎo)機(jī)制由滑移變成孿生。在變形初期，合金中形成高密度的變形孿晶片層，如下圖所示。

    鎂合金板材中的孿晶形貌

    孿生一出，應(yīng)力集中得以釋放，抑制裂紋萌生，同時(shí)在后續(xù)的變形中，孿晶片層內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的高密度位錯(cuò)，進(jìn)而發(fā)生重排和動(dòng)態(tài)回復(fù)。通過動(dòng)態(tài)回復(fù)過程，孿晶中形成許多亞結(jié)構(gòu)（如多邊形結(jié)構(gòu)、胞狀結(jié)構(gòu)等），這些亞結(jié)構(gòu)十分利于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的形核，最終得到細(xì)小均勻的大角度動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒，形成超細(xì)晶組織，強(qiáng)度、塑性都得到提高。這樣既解決了塑性差的問題，也提高了綜合力學(xué)性能。

    由此可見，只要充分利用孿生，高性能鎂合金的廣泛應(yīng)用還是指日可待的。

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責(zé)任編輯：龐雪潔

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