近日，中南大學材料學院非全日制碩士生劉正卿同學在國內國際金屬材料領域高水平期刊《Materials Research Letters》（IF=7.44）上，發表鎂合金非共格傾斜晶界穩定性及元素偏析的最新研究成果。

晶界，作為一種重要的微觀結構特征，一直以來都是金屬材料領域的研究熱點。尤其是近年來，利用元素的晶界偏析作為調控材料性能的新手段，吸引了材料設計專家們的高度關注。一般認為，相比于普通晶界，共格晶界的原子排布較為規則，其形成能更低。目前關于晶界及其元素偏析的研究報道也主要集中在共格晶界，尤其是對稱孿晶。非共格晶界結構則復雜很多，解析難度很大，雖然非共格晶界及其元素偏析現象在實際材料中通常更為普遍，但國內外研究報道極少，且大都局限于對稱性較高的立方晶系。針對密排六方結構鎂合金中非共格晶界的研究難題，中南大學材料學院江勇教授課題組與澳大利亞莫納什大學Jian-Feng Nie教授課題組緊密合作，采用第一性原理計算與高分辨電鏡（HAADF-STEM）表征高度結合的研究方法，重點研究了Mg-Gd合金中一類非共格傾斜晶界結構及其形成的一種特殊的晶界團簇偏析結構。

研究發現，至少在密排六方結構鎂合金中，非共格傾斜晶界可以比共格傾斜晶界更為穩定，形成能更低。由此，進一步提出和理論驗證了非共格傾斜晶界的兩種穩定機制，即層錯穩定和界面偏析穩定機制。相關研究結果可以很好地解釋高分辨電鏡觀察到的實驗現象。該項研究同時表明，在高復雜性晶界及晶界偏析結構和行為的解析方面，第一性原理計算與高分辨電鏡表征高度結合的研究方法具有重要的應用價值。該研究成果近日發表在國內國際金屬材料領域高水平期刊《Materials Research Letters》上。中南大學材料學院為第一單位，2017級非全日制碩士生劉正卿為排名第一的論文作者，江勇教授和Jian-Feng Nie教授為共同通訊作者。相關工作得到了國家自然科學基金和澳大利亞研究理事會等機構的資助。

江勇教授課題組專門從事材料界面計算與表征研究。近年來課題組本科生、碩士生和博士生分別以第一作者在國際金屬材料領域頂級期刊《ACTA Materialia》發表論文4篇，涉及復雜氧化物、核用鐵素體合金、航空航天鈦合金和超高強鋁合金等不同材料體系。

圖為鎂合金中借助層錯穩定的非共格傾斜晶界及其特殊團簇偏析結構的形成機理