澳洲莫纳什大学研制新型镁合金 解决汽车和航天产品结构完整性问题

澳大利亚莫纳什大学（Monash University）启动了全球首个研究，发现一种技术可以用于制造强度更大、重量更轻的镁合金，从而提高汽车和航空航天业产品的结构完整性。

莫纳什大学、澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）和重庆大学的研究人员在电子电压较低的环境中，利用具原子分辨率的X射线图，发现了孪晶边界中合金元素偏析的模式。

工程师们一直都在寻找强度大、重量轻的材料，用于汽车、飞机和高速汽车，以提升燃料效率、空气动力学、速度和重量负载。

此次研究成果意义重大，因为在热机械加工和应用过程中，由于轻质镁容易变形，因而镁合金无法大规模地替代钢。同时，其他合金如铝和钛也是如此。

莫纳什大学材料科学和工程系教授聂建峰表示：“轻质镁具有巨大的节能和环保应用潜力，但是此类材料的偏析容易受到电子束的伤害。当溶质原子偏析成为单个原子柱时，会影响到镁制品的成形性、变形性能和抗压强度。”

“但是我们证明，在较低的电子加速电压（120 kV）下，而不是常用的300 kV电压下，能够利用具备原子分辨率的X射线图来解决该难题。此外，我们进一步发现，新型偏析模式将边界钉扎效应提高了30多倍，而且孪晶迁移的机制-也从普遍接受的模式转为新模式。”

研究人员在研究中使用了由钕和银组成的镁合金，该合金在室温和高温下的机械性能都非常优越。研究人员发现，当孪晶边界被钕和银填充时，该合金的弹性应变达到极限，而剪切应力显著改善，提高了33倍。银和钕与镁之间的电荷密度得以提升，表明了孪晶间的键合得到增强。当施加外力时，镁被推向钕，同时远离银，因而形成了强度更大、重量更轻的合金。

聂建峰表示：“我们的研究表明，从原子角度分析具有金属合金（具复杂成分）的溶质偏析的结构和化学性是有可能的。”

聂建峰，2010年教育部长江学者。担任美国矿物与材料学会（TMS）镁合金委员会成员（2001-现今）、美国金属学会-矿物与材料学会相变委员会主席（2003-2006）、Springer-KIM金属和材料国际咨询委员会成员、澳大利亚材料学会会议委员会主席、美国国家科学基金会评委(2005-2010)等。

聂建峰教授获美国金属学会Marcus A Grossmann青年作家奖（2006）、Monash大学首届Vice-Chancellor’s杰出创新及产学结合研究（2008）等多项荣誉和奖励。

聂建峰教授自2000年起以相变晶体学和轻金属材料研究为对象，在轻金属材料设计与研发、沉淀物析出与强化、微观结构透射电子显微学表征、微观结构与力学性能的关系等基础理论研究及其应用方面取得了国际上同行专家公认的突出成就，特别是在镁合金材料方面做出了一系列有重大影响的成果，在金属材料领域的国际一流杂志上发表论文80余篇，被他人引用1100余次。国际期刊Scripta Materialia在2003和2010年两次邀请他以特邀编辑身份主编了《Viewpoint Set on Phase Transformations and Deformation in Magnesium Alloys》和《Viewpoint Set on The Current State of Magnesium Alloy Science and Technology》两部专家观点专集。