镁合金具有高的比强度、比刚度、良好的导热导电性、抗阻尼减振性、易于加工成形和回收等优点，在航空航天、国防军事、电子通信和汽车运输等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。然而，镁合金室温性能较差及高温性能的不稳定限制其更为广泛的应用。近年来，研究表明含有长程有序堆垛结构(long period stacking ordered-LPSO)的Mg-TM(Transmission Metal)-RE(Rare earth)合金具有良好的室温及高温性能。然而，镁合金中LPSO结构的变形机理以及其对镁合金变形行为的影响还有待于进一步深入研究。

　　利用透射电子显微镜观察Mg-Zn-Y 合金变形后的微观结构，我们解释了该合金具有高强度和良好塑性的微观机理。结果表明：较硬的LPSO 结构本身以及LPSO-Mg 基体共格界面有利于提高合金强度和增加合金抵抗断裂的能力。LPSO结构发生了扭折，通过细晶强化方式强化合金，并且扭折本身以及镁基体中的扭折能够提供较大的塑性变形，这对合金韧性的提高很有帮助。基体中大量富集Zn、Y 元素层错的存在，一定程度上抑制变形孪晶萌生，这在很大程度上减少裂纹萌生的潜在位置，对合金力学性能提高起到十分重要的作用。而且，深入解析了富含Zn、Y元素的层错与{102}变形孪晶的强烈交互作用，结果表明孪晶界发生了明显宽化，孪晶角度发生了偏折；层错在孪晶内部成为孪晶取向。相关研究结果已经发表在Acta Mater. 58 (2010) 4760，Philos. Mag. Lett. 94 (2014) 150上。

　　(a) Mg-Zn-Y合金中LPSO中具有平直扭折界面的扭折的TEM 形貌，电子束平行于<100>方向。左侧扭折界面的选区电子衍射花样如插图所示。(b和c)左右两侧扭折界面的HRTEM 照片，右上角插图为图中矩形虚线框标注区域的IFFT过滤像，位错由‘T’标示。

　　(a){102}孪晶界穿过SF的TEM形貌像。插图为矩形区域的放大图，表明堆垛序列由ABAB变为ABCBCB。(b)图a对应的STEM像，其中孪晶界用虚线表示。(c-d) HRSTEM图表明孪晶前后SF中的Zn、Y元素的分布，其中c中插图表示B和C层中存在Zn、Y元素偏聚。

　　我们在Mg-Co-Y合金中发现了15R-、12H-和21R-LPSO三种新型的LPSO结构，这些LPSO 结构包含堆垛序列为AB'C的结构单元，其中B'代表Co/Y富集层。另外，在此合金中也发现了18R-LPSO结构，包含堆垛序列为AB'C'A的结构单元，其中B'、C'代表Co/Y富集层，并确定了两种Mg-Co-Y三元合金相的晶体结构以及它们与基体、LPSO结构的取向关系。并且通过研究Mg₈₈M₅Y₇(M=Co，Ti，Ni和Pb)这几个合金系，结合文献中报道的三元镁合金体系的研究，确定影响长周期堆垛有序结构形成的主要因素是：(1)金属元素M的原子半径；(2)金属元素之间的混合焓。相关研究结果已经发表在Scr. Mater. 68 (2013) 635， J. Alloys Compd. 568 (2013) 21，J. Alloys Compd. 582 (2014) 130上。

　　(a) Mg₈₈Co₅Y₇ 铸态合金低倍TEM 像，显示LPSO 结构与Mg 基体共生。(b) 12H-LPSO 和(c) 21R-LPSO 沿[110]hcp晶带轴的选区电子衍射花样。用水平箭头标记了与(0002)_Mg 相对应的衍射斑，带有箭头的线标记了倒易矢量。(d)和(e)分别为12H-LPSO 和21R-LPSO 结构沿[11 0]hcp轴拍摄的高分辨HAADF 像，显示出沿密排面存在AB′C 三层结构单元。