据了解，镁合金的密度是钢铁的1/4、铝合金的2/3，是最轻的金属结构材料，但低的绝对强度和耐蚀性极大限制了其实际工程应用。通常采用的剧烈塑性变形（SPD）方法对镁合金强度的大幅提升较为有效，可制备出超细晶超高强镁合金。
已有研究发现，具有密排六方结构的镁合金具有较差的冷变形能力，需在较高温度条件下进行SPD加工处理，极易造成晶粒长大，难以获得超细晶组织。更为严重的是，传统SPD制备的超细晶所形成非平衡晶界会显著降低镁合金的耐蚀性。此外，传统SPD制备的超细晶镁合金样品尺寸小，难以在工程中获得应用。
早期研究表明，孪晶组织也可用于细化晶粒，提高强度，且孪晶界的能量低，不会对镁合金耐腐蚀性能造成显著影响。而镁合金中最易启动的拉伸孪晶界面在应力作用下易长大和合并。因此，高密度超细孪晶组织的制备是亟需解决的关键问题。
许道奎和信运昌团队采用多道次三向压缩技术制备孪晶组织，通过对压缩路径及道次应变的独特设计，利用12道次低应变和高应变循环交替压缩，在AZ80镁合金中成功地制备出平均片层厚度约为200纳米的高密度孪晶组织，使平均晶粒尺寸从初始材料的33毫米左右细化至300纳米，其抗拉强度高达469MPa，是已报道该系列镁合金中强度最高的。
团队还利用高密度超细孪晶组织细化晶粒，不仅避免了非平衡晶界对耐腐蚀性能的不利影响，而且显著抑制了局部腐蚀的发生，将腐蚀速率降低了一个数量级。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-021-24939-3
来源：中国科学报
