核壳结构增强低合金镁合金

强塑协同超越含稀土牌号

通过核-壳结构增强体在变形过程中协调应变梯度并诱发三维孪晶网络，实现了低合金镁合金中罕见的强度与延展性兼得。

张学拯 · Yao, He · 陈体军 · 毕广利 · 李元东 · 唐丹 · 王晓明

Acta Materialia 2024

具体参数

核心第二相硬度

{'zh': '1.85', 'en': '1.85'} GPa

过渡区硬度

{'zh': '1.41', 'en': '1.41'} GPa

基体硬度

{'zh': '822', 'en': '822'} MPa

合金成分

{'zh': 'Mg-3.16Zn-0.97Ca-0.55Al-0.44Ag', 'en': 'Mg-3.16Zn-0.97Ca-0.55Al-0.44Ag'} wt.%

技术优势

成本远低于稀土方案

仅用 Zn、Ca、Al、Ag 等常规元素，避免了贵稀土的使用，同时性能超越含稀土或更多元素的现有镁合金。

应变协调不靠增韧相

核-壳结构主动缓和应变梯度：过渡区（1.41 GPa）桥接硬质核心（1.85 GPa）与软基体（822 MPa），通过增强位错塞积避免界面脱粘。

应用场景

• 轻量化结构件：以低合金化成本获得优于稀土的强塑性，替代传统高密度结构件或高成本镁合金。
• 航空镁合金骨架：无稀土即可满足航空骨架对强度与韧性的严苛要求，降低供应链风险与成本。
• 汽车轻量化：用低成本薄壁镁合金件替钢/铝合金，实现减重且不牺牲碰撞安全所需的变形能力。
• 机器人轻量化臂体：以轻质、高强塑镁合金制作臂体，降低惯量、提升动态响应，同时控制材料成本。