镁合金作为最轻的金属结构材料（密度1.8 g/cm³），在航空航天、交通运输和生物医用领域具有广阔的应用前景。然而，其密排六方晶体结构导致的塑性不足和强度-塑性难以兼得的固有瓶颈，严重制约了其规模化工程应用。因此，开发兼具高强度与高塑性的镁合金材料，成为国际镁合金领域长期聚焦的核心科学问题。

本工作采用常规轧制复合工艺，以高强度ZK60合金和高塑性MgEr合金为原料，成功制备了ZK60-MgEr-ZK60-MgEr-ZK60五层层状复合材料。研究实现了各层之间的良好冶金结合，界面处形成了约29.1 μm的扩散层和约10 μm宽的第二相富集区（弹性模量65.2 GPa、硬度1.58 GPa）。

图. 复合板的微观组织

轧制过程中，棱柱<a>滑移为各层主导变形机制，内部层以{10-12}拉伸孪晶为主、表层以{10-11}-{10-12}双孪晶为主导，多种孪晶模式协同弱化了基面织构，使非基面滑移系的Schmid因子显著提高（棱柱<a>滑移0.39-0.42，锥面<a>滑移达0.44-0.46），有效促进了室温下非基面滑移系的激活。透射电镜进一步证实了I₁型和I₂型层错的形成，为非基面滑移的激活提供了直接证据。在强化机制方面，位错强化（贡献约85.9 MPa）和异质变形诱导（HDI）强化（贡献约56.3 MPa）是最为显著的强化机制。HDI强化源于ZK60层与MgEr层间的应变梯度，引发几何必需位错在界面处塞积，产生长程背应力，实现了强度与塑性的协同提升。加载-卸载-再加载循环测试中观察到的明显滞后回环直接证实了HDI应力的存在，且其随应变增加而增大。在上述多重机制协同作用下，复合板实现了屈服强度193.4 MPa、抗拉强度311.4 MPa、断后伸长率13.6%的优异强塑性匹配，与单质ZK60相比伸长率提升了38.8%，与单质MgEr相比屈服强度提升了28.9%，成功实现了ZK60高强特性与MgEr高塑特性的协同。

图. 晶粒取向分布

2026年8月7日，相关研究以“Achieving Synergy in Laminated ZK60/MgEr Composite by Multiple Strengthening and Toughening Mechanisms”为题，发表在《Journal of Magnesium and Alloys》期刊上。文章第一作者是沈阳化工大学硕士研究生高迅，通讯作者是唐岩和刘博书老师，沈阳化工大学为完成单位。