长周期堆垛有序（LPSO）相因其高硬度、高模量和优异的热稳定性，被认为是实现镁稀土合金高强度与高温服役性能的关键结构单元。然而，在增材制造条件下，LPSO 相的形成机制、结构演化规律及其对力学性能的贡献仍缺乏系统认知，尤其是在高 Gd含量 Mg–RE 合金体系中。 

近期，由韩恩厚院士、北京理工大学郭跃岭副教授团队在 Review of Materials Research 发表综述论文，系统阐述了线弧定向能量沉积（WA-DED）制备的 VWZ104K（Mg-10Gd-4Y-1Zn-0.5Zr，wt.%）镁合金 中 LPSO 主导微观组织的演化行为及其强化机制，为增材制造镁稀土合金的组织调控与性能提升提供了清晰路径。

DOI: https://doi.org/10.1016/j.revmat.2025.100115 

01研究背景：增材制造镁合金的“组织瓶颈” 

线弧定向能量沉积（WA-DED）作为一种高沉积效率、低成本、适合大尺寸构件成形的增材制造技术，近年来在镁合金领域受到广泛关注。已有研究表明，相较于传统铸态镁合金，WA-DED 制备的镁稀土（Mg-RE）合金通常具有细化晶粒与弥散析出特征，从而展现出优异的综合力学性能。 

然而，对于富 Gd 镁稀土合金而言，其组织中往往同时存在LPSO 相、γ″ 堆垛层错相以及共晶相，不同相之间的协同或竞争作用尚不明确，制约了性能的进一步提升。如何在 WA-DED 条件下实现 LPSO 相主导的可控组织结构，成为亟待解决的关键问题。 

02组织特征：WA-DED 状态下的多相共存 

研究表明，WA-DED 成形态 VWZ104K 合金具有以下显著组织特征： 

a.以等轴晶 α-Mg 基体为主，平均晶粒尺寸约 22 μm，织构不明显； 

b.晶界处分布块状18R-LPSO 相； 

c.晶内存在大量针状 γ″ 相（堆垛层错结构）； 

d.晶界处伴随一定体积分数的 (Mg,Zn)₃(Gd,Y) 共晶相。 

透射电镜结果进一步揭示，18R-LPSO 相与 α-Mg 基体之间存在明显的晶格失配与高密度位错区，表明其在塑性变形过程中可能发挥重要的障碍作用。 

03热处理调控：LPSO 主导组织的构建 

通过系统优化 T6 热处理工艺（450 °C × 10 h 固溶 + 200 °C × 26 h 时效），作者实现了对组织结构的有效重构： 

a.共晶相完全溶解，释放 Gd、Y、Zn 等溶质元素； 

b.晶界 18R-LPSO 相得以保留并发生一定程度粗化； 

c.晶内 γ″ 相转变为层片状 LPSO 相； 

d.LPSO 相总体面积分数提高至约 46.5%。 

尽管热处理导致晶粒尺寸增大至约 43 μm，但组织整体由 LPSO 相主导，为后续的强化机制奠定基础。 

04力学性能与强化机制解析 

在组织演化的驱动下，合金力学性能实现显著提升： a.抗拉强度：227 MPa → 309 MPa（+36.1%） b.屈服强度：144 MPa → 237 MPa（+64.6%） c.延伸率有所下降，但仍保持可接受水平 作者基于定量分析指出，尽管晶粒粗化削弱了细晶强化贡献，但 LPSO 析出强化成为主导机制。计算结果表明，LPSO 相通过 Orowan 机制与位错强烈相互作用，其强化贡献可达 ~125 MPa，显著高于固溶强化与第二相负载传递效应。 

05学术意义与启示

该研究的核心价值在于： 

a.揭示了 WA-DED 富 Gd 镁稀土合金中 LPSO 相的形成与稳定机制； 

b.明确了 “LPSO 主导组织”是实现高强度的关键结构基础；

c.为增材制造镁合金从“组织复杂共存”走向“功能相主导设计”提供了可行范式。

该工作不仅对 LPSO 强化镁合金的基础研究具有重要参考意义，也为其在航空航天等轻量化结构领域的工程应用提供了理论支撑。

06论文信息

Han Q. et al. Tuning the LPSO-dominated microstructure for strength increment of wire arc-directed energy deposited VWZ104K magnesium alloy. Review of Materials Research, 2025 引用本文：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S3050913025001159 

07作者介绍

韩恩厚院士，金属材料专家，主要从事腐蚀机理、耐腐蚀材料、腐蚀控制技术、装备服役安全评定技术研究。中国工程院院士，亚太材料科学院院士，广东腐蚀科学与技术创新研究院院长、博士生导师，亚太材料科学院院长，广东省腐蚀控制工程技术研究中心主任，华南理工大学长聘二级教授。1961年8月出生于山西省河曲县。1990年毕业于东北工学院（现东北大学），获博士学位。2023年当选中国工程院院士。 韩恩厚院士在环境促进开裂、涂料、寿命预测等方面取得了显著成就，他在腐蚀科学与腐蚀工程领域是全球著名的科学家。他发明了多种与众不同的实验室模拟新技术，是使用这些新技术研究高温高压水中材料腐蚀的引领者。

  郭跃岭，博士毕业于北京航空航天大学（德国马克斯普朗克研究所联合培养）。现任北京理工大学机械与车辆学院长聘副教授（特别研究员）、博士生导师、制造工程系副主任，从事金属熔丝增材制造技术与智能装备研究。曾获杭州青山湖材料基因工程青年科学家奖、北京航空航天大学优秀博士学位论文等奖励，主持国家自然科学基金、国防基础科研项目以及重点项目课题、军科委JCJQ子课题等科研项目，以第一/通讯作者在Virtual and Physical Prototyping等国内外学术期刊发表学术论文40余篇，担任中国机械工程学会增材制造技术分会青年委员以及CJME: Additive Manufacturing Frontiers等期刊青年编委。