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    高強輕質的鎂合金作為一種經典的結構材料在汽車、火車、飛機等交通工具的制造中廣泛應用。

   然而，鎂金屬及鎂合金的大規模應用受制于其低塑性。這是由于鎂的〈c+a〉位錯滑移不能承載大的塑性變形。通常采取摻入其它元素的方法提高鎂合金的塑性，但這種方法成本太高，難以在實際應用中推廣。

   近日，西安交通大學的單智偉教授、澳大利亞蒙納士大學的聶建峰教授和美國內華達大學雷諾分校的李斌教授（共同通訊作者）等發現，對于晶粒尺寸極小的純鎂，其延展性遠高于此前人們預想的水平。

     該工作用原位TEM觀察純鎂在塑性變形中的位錯滑移機制，發現鎂的〈c+a〉錐面滑移系能承載大的塑性變形。當鎂晶粒小至亞微米級別時，鎂表現出遠高于其塊體材料的高塑性。

   對此，作者提出，小的晶粒尺寸通常導致大的應力，這促使鎂晶體中更多的〈c+a〉滑移系開動，由此產生的塑性變形使鎂金屬兼具高的強度和塑性。

此外，小晶粒能抑制孿晶變形，而這正是大晶粒材料常見的斷裂機制。該機制有望提高鎂及其他金屬、合金的延展性。

該工作以“Large plasticity in magnesium mediated by pyramidal dislocations”為標題于2019年7月5日發表在國際頂刊Science上。

                                                                         圖文解讀

圖一、原位TEM觀察柱狀鎂單晶在壓縮應力下沿<a+c>晶向滑移

圖二、橫截面為梯形的鎂金屬樣品在<c+a>位錯滑移下的衍射襯度像

圖三、原位TEM觀測不同樣品中的<c+a>位錯滑移

圖四、用三維重構模型解釋兩種類型的<a+c>錐面滑移機制，從中可見不同塑性變形模式下的滑移面及交叉滑移方式。

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