镁合金（ρ≈1.8 g/cm3）是所有金属结构材料中密度最低的合金，其与骨骼，硬木和玻璃纤维增强塑料（GFRP）等天然或人造结构材料类似。因此，镁合金可应用于轮胎，弹簧，密封件等对结构材料的重量和强度具有一定要求的领域。通常，这些应用的应力范围在200 MPa，且需对温度不敏感，此外，材料还应越轻越好。重量比弹性能量密度（U）可对其性能进行量化，U=σ²/2ρE，其中，σ为材料的屈服强度，ρ为密度，E为弹性模量。然而，现有的镁合金并不能同时做到高强度和低模量，且镁合金在宽温度范围内，弹性和强度也会发生变化。

近日，西安交通大学的任晓兵等人报告了一种掺钪（Sc）的镁合金，其具有宽温度范围内稳定的模量，且同时实现了低模量和高强度的性能特点。

本文要点：

1）该工作报道了一种掺杂率为21.3 at.% Sc（Mg-21.3Sc）的Mg合金。该合金的密度为2g/cm3，在123K-298K的宽温度范围内，保持稳定的杨氏模量（20-23 GPa）和高屈服强度（200-270 MPa）。此外，该合金材料还具有超过一百万次循环的长疲劳寿命，优于各种镁合金，GFRP和高强度铝合金。

2）该工作还进一步分析了Mg-21.3Sc合金的温度不敏感性的原因，主要是由于合金中的马氏体衍生的纳米级相将过量的点缺陷（此处为Sc）掺杂到具有马氏体不稳定性的合金中，这些点缺陷充当随机场以阻止长程应变排序（即马氏体转变），从而形成稳定的纳米级马氏体相。

Chang Liu，et al，A lightweight strain glass alloy showing nearly temperature-independent low modulus and high strength，Nature Materials，2022

DOI：10.1038/s41563-022-01298-y

https://doi.org/10.1038/s41563-022-01298-y