具有低热膨胀、高强度和优异塑性的合金，对于航空航天等行业的关键应用，至关重要。尽管原位形成低热膨胀或负热膨胀粒子是一种有前景的策略，但这些材料，通常延展性有限。 重庆大学Yuhang Hai，Sujuan Wu，蒋斌Bin Jiang联合宁波大学马帅领Shuailing Ma等在Nature Communications上发文，构建了纳米级梯度有序结构，制备了低热膨胀、高强度和优异塑性的合金。 

研究表明，通过促进铝（Al）原子扩散和反应到硼化锰（Mn-B）中，在稀土镁（Mg）合金和MnB相之间引入了梯度有序结构，在280-320°C的温度范围内，实现了0.8 × 10-6·°C-1的近零热膨胀系数。从 Mn-B 完全转变为多梯度有序 Mn-Al-B构型，因此，在较宽的温度范围 (25–400°C) 内，可实现 23 ×10-6 ·°C-1 的稳定热膨胀系数。 

这种纳米级结构，不仅通过保持机械完整性来减轻脆性界面断裂，而且使镁合金能够达到 507MPa 的超高抗压强度和23.8% 的压缩应变。研究成果强调了设计梯度有序结构作为增强轻质合金力学性能的战略潜力。Nanoscale multi-gradient ordered architectures driven exceptional strength and ductility in low thermal expansion magnesium alloy.  纳米尺度多梯度有序结构，驱动低热膨胀镁合金的优异强度和延展性 。 

图1. 添加Al和Mn-B对WE43合金微观组织的影响

图2. 原子尺度的化学分布和界面结构

图3. Al-Mn-B/WE43复合材料的力学性能和热膨胀

图4. 组分梯度有序结构的形成机制

图5. 应力诱导相变及其在强度和延性协同中的作用

文献链接 Hai, Y., Gu, K., Huang, Y. et al. Nanoscale multi-gradient ordered architectures driven exceptional strength and ductility in low thermal expansion magnesium alloy. Nat Commun (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-67684-7 本文译自Nature。