中国团队研制出最强镁合金材料，登上nature封面 | 独家专访

环球科学 · 公众号 · 科学 · 2017-05-04 18:41

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在公众看来，镁合金似乎没有铝合金那样有名。其实，小到一分钱的硬币、手机笔记本电脑的外壳，大到飞机火箭都离不开镁合金材料。镁合金材料具有重量轻、性能良好，易于加工等诸多优势，一直是材料学的研究热点。

人们的常识中，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，这就是材料学中一个被称作金相学的独立分支。随着现代电子显微镜技术的发展，科学家和工程师们已经能够从微观的角度观察金属晶体了。

上世纪后半叶，科学家们发现随着构成金属材料的微结构尺寸不断减小，材料的某些性质会发生变化。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，例如材料的强度和硬度会大幅提高，而延展性和韧性会下降。（本刊记者提示：材料的硬度和强度不是相同的概念，天然硬度最高的钻石虽然非常耐磨，但在比它“软”得多的铁锤面前不堪一击，所以千万不要在家拿婚戒试！）

由这种纳米级微结构构成的金属材料被称作 纳米金属材料 ，目前已经广泛应用的纳米结构硬质合金就是其中的代表。例如，钨-碳纳米硬质合金可以用来制造直径不足一毫米的高强度钻头。

不为大众所知的是，金属材料能以匀质的 非晶体相态 存在，这一点和玻璃的微观结构类似，因此此种形态下的金属被称为 金属玻璃。 金属玻璃具有良好的弹性和抵抗塑性形变的能力，高尔夫球杆的击球部位就是由金属玻璃制成的，可以在承受巨大冲击后保持形状不变。