熊本大學先進鎂國際研究中心的河村能人教授等人開發出一種降伏強度爲傳統通用的高強度鎂合金1.7倍以上、且具有阻燃性的新型鎂合金。河村教授表示：「此次研究發現，即使硬質層分散在整個材料中，也可以發揮扭結強化性能（一種透過彎曲晶體來防止變形的強化方法）。該成果還可以擴展到其他金屬材料和陶瓷等領域，因此有望開闢新的學術領域」。
圖1 熊本大學先進鎂國際研究中心的河村能人教授在記者發佈會上介紹這種新型鎂合金材料
圖2 千層酥結構鎂合金的穿透電子顯微術照片（供圖：熊本大學）
運輸設備的輕量化直接關係到能源成本的降低，輕質高強材料非常重要。爲此實用金屬中最輕的鎂備受關注。全球開發高強度鎂合金方面的競爭也十分激烈。然而，鎂的機械強度低於鋁合金且易燃的缺點仍然是一個問題。
2000年代，河村教授等人首次發現了被稱爲「扭結強化」新概念的材料強化法，這是半個世紀以來有關鎂合金的最大發現。然而，可適用於這種扭結強化的合金僅限於具有長週期堆疊結構的KUMADAI耐熱鎂合金。長週期堆疊結構有約1奈米（4個原子厚）的硬簇陣列層（CAL）和小於1奈米的軟鎂層週期性堆疊，它具有致密的硬/軟奈米層結構。
此次，研究團隊經過4年對合金成分和製造工藝等的反複試錯和探索，成功製造出了一種在整個材料中稀疏分佈CAL，且其平均間距爲12奈米的鎂合金。研究還表明，即使CAL的平均間距擴展到12倍以上，也會出現扭結強化。與KUMADAI耐熱鎂合金相比，所開發的鎂合金儘管合金添加量減量了一半，但在擠製比6的低加功率條件下仍得到強化，降伏強度高達418MPa，是通用的高強度鎂合金擠製件的1.7倍以上。燃點爲770°C，還具有阻燃性。
這種軟、硬分層結構以「千層酥」命名，被稱爲「千層酥結構」，此次開發的合金也被命名爲「千層酥鎂合金」。
河村教授表示：「希望今後加快面向實用化的聯合研究的步伐，並擴展到航太航空等高端領域。此外，希望透過實驗和計算科學闡明CAL隔膜到多大程度還能發揮扭結強化，從而建立扭結強化理論」。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Journal of Alloys and Compounds
論文：Kink Bands and Strengthening of MillefeuilleStructured Magnesium Alloys by Cluster Arranged Nanoplates (CANaPs): The Case of Mg-0.4Zn-1.0Y Alloy
URL：www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838822049982
