近日，大連理工大學(xué)分析測(cè)試中心謝紅波副研究員在鎂合金微結(jié)構(gòu)解析研究方面取得重要進(jìn)展，研究團(tuán)隊(duì)在鎂合金中發(fā)現(xiàn)了一種構(gòu)成各類已知Laves相的基礎(chǔ)二維構(gòu)筑單元，并結(jié)合理論計(jì)算系統(tǒng)揭示了其原子結(jié)構(gòu)特征、形成機(jī)制與演化規(guī)律。相關(guān)成果發(fā)表于《自然-通訊》（Nature Communications），我校為第一完成單位。

圖1 Laves結(jié)構(gòu)示意圖

Laves相是重要的金屬間化合物結(jié)構(gòu)類型，主要包括MgZn?型、MgCu?型和MgNi?型三類典型結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)FCC或HCP結(jié)構(gòu)以單原子層為基本堆垛單元不同，Laves相由多層二維Laves鋪砌構(gòu)筑塊組成，其幾何本質(zhì)來(lái)源于二十面體柱的周期性鋪砌，是各類Laves結(jié)構(gòu)共享的基本框架。然而，作為基本結(jié)構(gòu)單元存在的原子級(jí)單層Laves構(gòu)筑塊，此前始終缺乏直接實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

圖2 Mg合金中受限二維Laves結(jié)構(gòu)的HAADF-STEM圖

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)球差校正HAADF-STEM、原子分辨EDS、三維原子探針APT等表征手段以及第一性原理和分子動(dòng)力學(xué)模擬，在峰時(shí)效Mg-Al-Ca合金中首次直接觀察到一種嵌入鎂基體(0001)基面的受限二維Laves元結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)核心厚度僅約4.62 ?，相當(dāng)于單層Laves構(gòu)筑單元；其內(nèi)部呈現(xiàn)類Al?Ca構(gòu)型，并在周圍Mg/Ca界面原子層的協(xié)同作用下實(shí)現(xiàn)原子尺度穩(wěn)定化。深入解析發(fā)現(xiàn)析出結(jié)構(gòu)周圍獨(dú)特的界面應(yīng)變能夠有效抑制Al原子沿[0001]α方向擴(kuò)散，從而限制析出相沿厚度方向長(zhǎng)大。該發(fā)現(xiàn)不僅為理解Laves結(jié)構(gòu)的形核、穩(wěn)定及相變機(jī)制提供了關(guān)鍵認(rèn)識(shí)，也為Mg-Al-Ca合金時(shí)效析出行為調(diào)控及新型高強(qiáng)輕質(zhì)合金設(shè)計(jì)提供了重要理論依據(jù)。相關(guān)成果以“鎂合金中受限二維Laves結(jié)構(gòu)的原子特征與形成機(jī)制”Discovery of confined two-dimensional Laves tiling in a magnesium alloy為題發(fā)表于《自然-通訊》（Nature Communications）。我校分析測(cè)試中心謝紅波副研究員為第一作者，材料學(xué)院盧一平教授、沈陽(yáng)化工大學(xué)李?yuàn)檴櫜┦亢蜄|北大學(xué)馬先德博士為論文的通訊作者。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-71932-9

（大連理工大學(xué)分析檢測(cè)中心）