镁合金的密度是钢的1/4，铝合金的2/3，是最轻的金属结构材料之一。然而，其较低的绝对强度和耐腐蚀性限制了其实际工程应用。通常的大塑性变形(SPD)方法能有效地大幅度提高镁合金的强度，可以制备超细晶超高强度镁合金。而密排六方结构的镁合金冷变形能力差，需要在较高温度下进行SPD加工，容易引起晶粒长大，难以获得超细晶组织。传统SPD制备的超细晶粒形成的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由于尺寸较小，难以在工程中应用。以往的研究表明，孪晶结构可以用来细化晶粒，提高强度，且孪晶界能量较低，不会显著影响镁合金的耐蚀性。而镁合金中易启动的拉伸孪晶界面在应力作用下容易长大并合并。因此，制备高密度超细孪晶结构是一个亟待解决的关键问题。
近日，中国科学院冶金研究所核材料与安全评价重点实验室研究员徐道奎与南京工业大学教授辛运昌合作，在高强度、耐腐蚀镁合金材料研究方面取得进展。研究人员使用多道次三轴压缩技术制备孪晶结构。通过独特的压缩路径和应变设计，采用12次低应变和高应变循环压缩，在AZ80镁合金中制备出平均片层厚度约为200 nm的高密度孪晶组织。平均晶粒尺寸从初始材料的约33 mm细化到300 nm，其抗拉强度高达469 MPa，是迄今为止报道的镁合金中强度最高的。采用高密度超细孪晶结构细化晶粒，避免了不平衡晶界对耐蚀性的不利影响，改变了-Mg17Al12相的形态和分布。-Mg17Al12的析出相呈颗粒状、细小且均匀分布在镁基体中，显著抑制了局部腐蚀的发生，腐蚀速率降低了一个数量级。
相关研究成果发表在《自然-通讯》上，题目是通过致密超细孪晶规避镁合金中的强度修正权衡。
图一。高密度孪晶结构的微观结构(UFT 4号样品)
2.沉淀相的微观结构
图3。腐蚀速率
图4。腐蚀形态
图5。机械性能
来源：中国科学院金属研究所
