镁合金绝对强度低的瓶颈问题现已取得重大突破，但是其塑性仍旧偏低，可加工性和成形性欠佳，且强塑性匹配不足，导致镁合金构件在应用过程中存在诸多限制。本文从Mg的晶体结构特性及塑性变形机制出发，深入阐述了镁合金塑韧化的思路，指出了“多系滑移增塑”的调控方向：(1) 内在通过调整合金成分及温度，降低Mg的非基面与基面滑移系临界剪切应力比值，激发多系滑移，缓解塑性变形的各向异性；(2) 外在通过调控晶粒尺寸或引入可变形第二相，激活Mg基体位错滑移之外的塑性变形新机制，进一步实现镁合金塑性应变的高效协调。这为镁合金塑性、可加工性及成形性的提升提供了新思路，助力镁合金在高强塑性匹配方面发挥巨大潜能。
镁合金作为最轻的工程结构金属材料，在航空航天、汽车、轨道交通等领域展现出广阔的应用前景。然而，在确保成型性的同时提高强度是制约低合金含量镁合金应用的瓶颈问题。烘烤硬化处理通过充分利用有限的固溶原子，在一定程度上突破了低合金含量镁合金成型性与强度之间的矛盾。本工作分别从位错偏聚、孪晶界偏聚、Guinier-Preston (GP)区诱导烘烤硬化3种机制出发，概述了低合金含量烘烤硬化镁合金的研究进展，并从扩展应用范围的角度展望了低合金含量烘烤硬化镁合金的发展趋势。
镁合金一体化压铸技术在汽车轻量化方面潜力巨大。但由于镁合金具有活泼的化学性质和较高的热裂倾向，以及一体化压铸件尺寸大、壁厚薄、几何形状更加复杂，成形过程中容易出现孔洞、热裂等各种缺陷，极大地影响了一体化压铸件的性能。本工作在简述压铸镁合金缺陷形成原因及孔洞、缺陷带和热裂3种典型缺陷防治措施的基础上，围绕熔体处理、合金开发、工艺优化和结构设计等方面，概述了镁合金一体化压铸缺陷控制方面的进展和挑战，为高性能镁合金一体化压铸缺陷控制提供了思路和方向。
电弧熔丝增材制造(WAAM)作为一种新兴的增材制造工艺，具有沉积效率高、成本低等优势，有望实现大型轻质镁合金复杂构件的一体化成形和规模化生产。然而，由于镁合金的低熔/沸点和高导热率等材料特性，导致WAAM构件中存在非均匀组织、冶金缺陷及应力变形，大幅降低了材料的可靠性和服役寿命，难以满足高端装备领域的使役要求，是亟需攻克的瓶颈问题。本文首先阐述了WAAM成形镁合金的工艺优势和技术挑战，然后从主流工艺、成形质量、冶金缺陷、组织特征和综合性能5个方面综述了近年来国内外关于镁合金WAAM成形方面的研究，并总结了基于液态熔池和固态层间的在线调控策略以及基于热处理和表面强化的整体后处理方案，为大型复杂镁合金构件的高质量成形提供相应的理论基础和指导策略。最后，从材料成分设计、组织缺陷在线调控、后处理形性协同调控以及构件性能评价等方面对WAAM镁合金的未来发展趋势与研究方向进行了总结与展望。
随着近年来氢能产业的迅速发展，镁基固态储氢材料及其储运氢系统得到了全球的广泛关注，出现了许多突破性研究和进展。在新材料体系设计方面，高性能纳米镁基储氢材料和改性镁基铸造合金的研发有效改善了Mg及其氢化物的热力学稳定性和动力学性能，实现了材料在中低温条件下的快速吸脱氢和低成本应用。在系统开发方面，借助先进的模拟方法和设计策略对镁基固态储氢系统的结构与操作参数进行优化，实现了镁基固态储氢系统的有效热管理。在工程应用方面，世界首台吨级镁基固态储运氢车落地，多个镁基固态储运氢示范应用和加氢站也陆续问世。本文从纳米镁基储氢材料、改性镁基储氢合金、镁基储氢系统开发和示范应用4方面讨论了镁基储氢材料的重要研究进展，总结了其在氢能储运领域的相关工程示范及应用，并对未来的研究趋势进行了展望。
可充电镁电池凭借其优异的电化学性能、镁资源的丰富性以及Mg均匀沉积的特性，已成为极具潜力的下一代电池之一。然而，其负极材料存在界面钝化、体积膨胀以及不均匀Mg剥离/沉积等问题，成为制约镁电池商业化进程的主要瓶颈。尽管在探索新型负极材料体系与界面化学调控策略上已取得了较多进展，但开发具有高能量密度、高功率密度、优异稳定性及长循环寿命等优势的负极材料仍面临着许多挑战。本文系统地回顾了可充电镁电池负极材料及界面调控领域的最新研究进展，深入剖析了材料组分、微观结构以及表面/界面结构对电化学性能的影响及其内在作用机制，并对未来负极材料的开发设计及界面调控进行了展望。
可降解镁基材料因与骨相匹配的弹性模量和优良的成骨性能，成为21世纪极具前景的骨科植入材料。本工作总结了镁基复合材料在骨修复中的应用现状和发展趋势。首先，介绍了镁基复合材料的制备工艺及其优/缺点，着重分析了增强体选择对力学性能和降解行为的影响，并阐述了镁基复合材料在骨折固定、骨缺损修复等领域所取得的临床前研究进展，证实了其生物活性和临床安全性。随后，讨论了镁基复合材料在降解过程中对干细胞成骨分化的影响及相关分子机制。最后，结合现有临床前研究成果，归纳了镁基复合材料在骨修复应用中面临的挑战，并对其未来发展方向进行展望。
镁合金作为最轻的金属结构材料，在减重领域具有广阔的应用前景。但镁合金的强度偏低、塑性较差、耐腐蚀性能不佳，这些缺点限制了镁合金的广泛应用。超高压处理技术能够使镁合金获得在常压条件下无法制备的微观结构和新相，压力和温度的结合为调控镁合金的微观结构提供了巨大潜力，为打破镁合金综合性能之间的瓶颈提供了新途径。本工作聚焦于高性能镁合金超高压研究进展，概述了超高压处理制备工艺和技术特点；重点阐述了超高压处理调控对镁合金的微观结构、力学性能、耐腐蚀性能和储氢性能的影响；最后展望了未来镁合金超高压处理研究的发展方向。
由变形粗晶与再结晶细晶组成的双峰组织可兼顾高强度和高塑性。其中细晶能有效阻碍位错的运动，提供高强度；粗晶为累积的位错提供额外的容纳空间，提高塑性。本工作通过控制挤压工艺在AZ31镁合金中构筑双峰组织，研究了双峰组织的形成机制及其变形行为。双峰组织的形成归因于塑性变形阶段的不完全动态再结晶以及第二相粒子的激发成核效应。变形过程中，细晶承受较大的应力，而粗晶则承载更多的应变。细晶是AZ31镁合金强度显著提升的关键，粗晶的协调变形作用则为其优异的塑性提供了保障。得益于双峰组织良好的变形能力，对双峰组织AZ31镁合金进一步挤压，成功制备了细晶AZ31镁合金，合金展现出优异的力学性能：抗拉强度达到265 MPa，屈服强度为112 MPa，并保持了19%的伸长率，实现了强度与塑性的协同提升。
为了研究添加Yb元素对变形镁合金的作用，本工作研究了Yb含量(0%~1.0%，质量分数)对Mg-9Gd-4Y-1.2Zn-0.3Zr (GWZK)合金微观组织、室温和高温力学性能的影响。对固溶、挤压和时效处理后镁合金样品进行力学性能测试和微观组织表征。结果表明，GWZK-0.2Yb合金综合力学性能最佳，室温下屈服强度为456 MPa，抗拉强度为509 MPa，与GWZK-0Yb合金相比其屈服强度提高了约45 MPa。GWZK-0.2Yb合金在250 ℃高温下也具有326 MPa的高屈服强度和10.6%的高延伸率，与GWZK-0Yb合金相比实现了强塑性的协同提升。微观组织分析结果表明，微量Yb (0.2%)的添加抑制了合金中长周期堆垛有序(LPSO)相的形成，并促进了后续时效过程中β′和γ′相的析出，其强度提升主要来源于时效后α-Mg基体内的层状LPSO、致密析出的β′和γ′相。中等含量Yb (0.5%)的添加同时降低了合金的室温和高温延伸率。当Yb含量为1.0%时，GWZK合金的室温及高温强度和塑性同时降低，主要因为引入了更多的β相，减少了合金后续时效过程中析出的β′和γ′相的数密度。
在油气生产中，可降解压裂材料可提高油气资源生产效率。对于快速降解的压裂材料，在保持高降解速率的同时，还要求具有较好的力学性能。本工作在前期获得具有高腐蚀速率的Mg-8Li-4Gd-1.5Ni铸态合金的基础上，对合金进行热轧加工，通过调控变形组织进一步提升合金的力学性能和腐蚀速率。结果表明，在轧制过程中，合金中的网状长周期堆垛有序结构相(LPSO相)逐渐转变为平行的纤维状，变形量达90%时LPSO相会形成较短的纤维状。合金在热轧过程中出现再结晶组织，GdNi3颗粒细化。变形量70%时合金抗拉强度最高，达217 MPa，延伸率为17%。在3%KCl溶液中，变形量为90%时合金在25及93 ℃时均有最高的腐蚀速率，失重速率分别为0.47及3.63 mg/(cm2·min)，25 ℃时腐蚀电流密度最高，为5.34 mA/cm2。平行分布的LPSO相对合金的腐蚀有阻碍作用，但是LPSO相的弯曲、第二相的破碎、再结晶和位错密度的增加使合金内部的化学活性增强，导致腐蚀速率逐渐增高。热轧使合金中位错密度增加，晶粒尺寸减小，并发生再结晶，这些组织演变导致合金发生加工硬化和细晶强化，使得合金力学性能提升。
