新材料超纳双相镁合金有望在3C硬件领域率先试水

据资料显示，镁合金材料具有密度低、重量轻、易于加工等特点，一直是材料学的研究热点，并且被广泛应用于移动电话、平板及手提电脑等3C消费电子和汽车、航空等领域。

　　吕坚介绍说，固态金属在常温下是以金属晶体的相态存在的。同种单质金属或合金比例不变的情况下，构成金属材料的微结构(如晶粒、孪晶等)形态、比例、大小等发生变化，都会显著影响金属材料的性质。

　　科学家通过电子显微镜技术，发现随着构成金属材料的微结构尺寸不断减小，材料的强度和硬度、韧性等特性会发生变化。当单个晶粒的直径达到100纳米以下时，这些现象变得尤其明显。

　　“我们研制的是两相结构单元都小于10纳米的合金膜结构，在具有超高强度的同时，变形能力较镁基金属玻璃高两倍。”吕坚说。

　　此前，科学家一直希望进一步提升镁合金的强度和抗磨损能力，但由于在制备纳米金属晶体时存在一定的缺陷，从而导致整体材料强度很难达到理论值。

　　吕坚团队在研发过程中，创造性地将纳米级镁-铜合金晶体嵌入到镁-铜-钇合金的非晶态金属外壳，制成了这种超高强度的镁基超纳双相-玻璃纳米晶材料，有效弥补了现有材料的不足。

　　这种神奇的新型合金结构究竟有怎样的应用前景?

　　吕坚表示，由于双相超纳材料的两相几何尺寸均小于10纳米，因而具有不同寻常的力学和物理学性能，在超高强度轻质结构的工业应用中存在巨大潜力，比如用于制作航空航天和自动化领域的高强度、轻量化零件。

　　“这种新型合金结构有望在3C类硬件领域率先得到应用。而且制作这次新材料所采用的磁控溅射方法已十分成熟，可以应用于大规模材料制备。”吕坚认为，珠三角地区3C硬件生产企业众多，产业链完备，能够大大加速这一新材料科研成果的产业化进程。

　　与此同时，镁基合金在生物医学领域也存在广阔应用前景。吕坚指出，新型合金材料可应用在生物降解植入物料中，病人可因此避免进行第二次手术以取出零件。

　　此外，新材料还可制成涂层加在人体膝盖、臀部的人工关节上，提高关节的抗磨损和抗腐蚀能力，更可减低患者对人工关节金属敏感的风险。