国际塑性顶刊《IJP》：上海交大曾小勤/王乐耘团队揭示滑移增强新机制，破解Mg-Gd合金优异塑性之谜

材料人 2026-05-03 17:51

文章摘要

本文主要围绕镁合金塑性变形的研究展开。背景上，镁合金因其轻质特性在航空航天等领域有广阔应用前景，但室温下协调c轴变形的锥面位错激活应力高，制约了其延展性。研究目的在于澄清稀土元素Gd促进滑移的争议性机理，即为何单晶实验中Gd对滑移本征阻力影响有限，而多晶材料中却显著增强滑移活性。上海交通大学团队通过精细调控制备了晶粒尺寸匹配的Mg-1Al、Mg-1Zn和Mg-1Gd合金，结合晶体塑性模拟、TEM表征及单晶微柱压缩实验，发现多晶Mg-Gd中滑移临界分切应力较低且活性高，但单晶微柱压缩中其CRSS仍高达约260 MPa，远超多晶拟合值。进一步原子尺度表征与DFT计算揭示，Gd原子在晶界处强烈偏聚，提出“晶界介导机制”：偏聚于晶界的Gd可改变局部应力状态与原子构型，降低位错从晶界处形核的能垒。结论认为，这一机制统一了学界对Gd增塑机制的不同认识，并将镁合金塑性调控从晶内转向晶界工程，为高塑性Mg-RE合金开发提供了新路径。