納米結構鎂合金的研究與應用

張文毓

中國船舶重工集團公司第七二五研究所，河南洛陽 471023

鎂合金具有很高的比強度、比剛度、比彈性模量，還具有良好的導熱、導電性、尺寸穩(wěn)定性、電磁屏蔽性、可加工性等優(yōu)點，在航空、航天、汽車、機械等方面有廣闊的應用前景，是實際應用中最輕的金屬結構材料之一。但在實際應用中存在著耐蝕、耐磨性差等問題, 導致其應用受到一定限制。工程結構材料的失效(如磨損、腐蝕、疲勞等)大多起始于表面, 因此通過對表層組織和性能的優(yōu)化將大幅改善材料整體綜合性能和服役行為,從而延長使用壽命。金屬材料的表面自身納米化,將形成具有小尺寸效應、表面效應等優(yōu)異的物理、化學特性的納米表層,從而達到改善材料綜合性能的目的。

1 概述

1.1 納米材料定義與分類

納米材料首先是由德國科學家GLEITER教授在1981年提出的。按GLEITER的定義，納米材料是指微觀結構的特征尺寸處于納米(小于100 nm)量級的多晶材料。GLEITER于2000年對納米材料進行了定義和分類：1)低維納米材料，包括納米粉末、納米線(如Si線)、納米管(C管)等；2)表層納米材料，包括各種表面處理技術(如離子注入、激光處理、物理和化學氣相沉積、表面機械研磨)制備的用以提高材料表面性能(如抗蝕、耐磨等)的固體表層結構；3)塊體納米材料，由尺度為納米量級的結構單元構成，包括單相納米材料、多相納米材料、納米復合材料和納米結構等[1]。

1.2 納米材料的結構

納米晶體材料的特點是晶粒尺寸細小，缺陷密度高，晶界占較大的體積百分數(shù)。納米金屬材料主要結構參量包括：晶界或相界的形態(tài)、結構特征，晶粒尺寸、形態(tài)及其分布，晶粒內部的結構缺陷等。GLEITER提出納米晶界既不表現(xiàn)出晶態(tài)的長程有序也不具備非晶態(tài)的短程有序，而是呈現(xiàn)出類似氣體結構的所謂“類氣態(tài)”結構。

與傳統(tǒng)晶體材料相比，納米材料具有高強度-硬度、高擴散性、高塑性-韌性、低密度、低彈性模量、高電阻、高比熱、高熱膨脹系數(shù)、低熱導率、強軟磁性能等特點，廣泛地用于高力學性能環(huán)境、光熱吸收、非線性光學、磁記錄、特殊導體、分子篩、超微復合材料、催化劑、熱交換材料、敏感元件、燒結助劑、潤滑劑等領域。

1.3 表面納米化的制備方法

目前金屬材料表面納米化主要有3種基本方法：表面涂層或沉積、表面自納米化及混合方式。表面涂層或沉積是將已制備好具有納米尺度的顆粒固結在材料的表面，形成一個與基體結構成分相同(或不同)的表層。處理后納米表層晶粒大小比較均勻且整體外形尺寸有所增加；常用的方法有CVD、PVD、濺射、電鍍及電解沉積等；實現(xiàn)表層納米晶粒與基體的牢固結合并抑制納米晶粒長大是整個工藝的關鍵。表面自納米化是采用非平衡處理的方法增加材料表面的自由能，使表面粗晶組織逐漸細化至納米量級。處理后晶粒組織及尺寸沿深度方向呈梯度變化，外形尺寸基本不變。常用的幾種方法有表面機械研磨處理法(SMAT)、超聲噴丸法、凸輪滾壓法、超音速微粒轟擊法(SFPB)等。混合方式是將表面納米化技術與化學處理相結合，形成與基體成分不同的固溶體或化合物，如20CrMo合金鋼、低碳鋼等在表面研磨處理后進行低溫滲氮等。

3種處理方式中，表面自納米化技術具有操作簡單且實用，設備投資少的獨特優(yōu)點。表面自納米化后的納米表層結構致密且與基體結構成分相同。由于材料的晶粒組織及尺寸沿深度逐漸過渡至基體，所以使用時不會發(fā)生剝落分離。此外，處理后材料表面形成的壓應力能有效阻礙疲勞裂紋的產生?？梢?，表面自納米化后表層優(yōu)良的性能使材料的綜合性能得以提高。目前，表面自納米化技術已成功地對純鐵、純銅、鋁合金、40Cr、低碳鋼和不銹鋼等材料表面實現(xiàn)了表面納米化[2]。

1.4 鎂及鎂合金表面納米化

純鎂屬于密排六方(HCP)晶體結構，由于晶體發(fā)生塑性變形時滑移面總是原子排列的最密面，而滑移方向總是原子排列的最密方向；因此相比于面心立方和體心立方晶體，密排六方結構的鎂晶體滑移系少，冷加工成形困難。大量研究表明, 對于金屬材料來講, 嚴重塑性變形是細化乃至納米化晶粒的一種有效手段。由塑性應變誘導產生的表面自身納米化表層擁有優(yōu)異的物理、化學特性, 為材料的后續(xù)改性創(chuàng)造了良好的條件。

2 研究現(xiàn)狀

納米結構材料是指結構單元尺度(如多晶材料中的晶粒尺寸)在納米量級的材料, 其顯著結構特點是含有大量晶界或其他界面, 從而表現(xiàn)出一些與普通粗晶結構材料截然不同的力學和物理化學性能。過去30 余年的研究表明,納米結構材料通常具有很高的強度和硬度, 在不改變材料化學成分的前提下, 結構納米化可使材料的強度和硬度高達同等成分粗晶材料的數(shù)倍甚至數(shù)十倍, 是發(fā)展高強度材料的一種新途徑。然而, 伴隨著強度和硬度的顯著提高, 納米結構材料的塑性和韌性顯著降低、加工硬化能力消失、結構穩(wěn)定性變差,這些性能的惡化制約了納米結構材料的應用和發(fā)展。

1999年，盧柯等提出了表面納米化技術，即通過多方向載荷反復作用于材料表面，使表面發(fā)生強烈塑性變形，在材料的表面制備出一定厚度的致密的且沿厚度呈梯度組織的納米結構表層，而心部仍是粗晶組織，也就是實現(xiàn)表面納米化，從而實現(xiàn)通過表面組織和性能的優(yōu)化來提高材料的整體力學性能和服役行為。此項技術己引起國內外同行的廣泛關注，被認為是今后幾年內納米材料領域最有可能取得實際應用的技術之一。

目前，此技術已經在鎂合金、鋁合金、純鐵、不銹鋼、低碳鋼等金屬材料表面得到了實現(xiàn)，并對表面納米化過程中的塑性變形機制、納米晶的形成，以及表面納米化后材料硬度、力學性能、摩擦磨損性、熱穩(wěn)定性等進行了研究。

金屬材料表面防護的主要技術有陽極氧化、微弧氧化、化學轉化、金屬鍍層、物理和化學氣相沉積、離子注入、激光表面處理等。在鎂合金眾多的表面防護技術中，獲得納米級微觀結構的表面納米化方法尤其引人注目。該方法設備簡單，所獲納米表層與基體不存在明顯界面，并且處理后試樣的外形尺寸基本不發(fā)生變化。研究者們對結構材料強變形納米化機理及其實現(xiàn)方式開展了大量的研究。結果表明，材料的塑性變形方式不僅與材料的層錯能有關，而且與材料的結構有密切關系。體心立方結構的金屬及合金擁有較多滑移系，堆垛層錯能大小將成為主要的影響因素，如具有較高層錯能的純Fe，位錯運動是其塑性變形的主要機制，變形組織中沒有發(fā)現(xiàn)孿晶的存在; 而具有中等層錯能的純Cu 在低應變狀態(tài)下以位錯運動為主要變形方式，在較高應變作用下卻以孿生為主要變形方式。目前，關于滑移系較少的密排六方結構金屬強塑性變形晶粒細化的研究報道不多，因此有必要對密排六方結構金屬強變形納米化機制展開研究[3]。

近兩年，研究者通過大塑性變形在滑移系較少的密排六方結構鎂合金中實現(xiàn)了納米化，并對納米級晶粒的形成機制展開了討論，有的文獻將鎂合金納米化的機制歸結為位錯運動和動態(tài)再結晶；而SUN等則認為鎂合金首先通過孿晶將原始粗晶粒分割為孿晶片，隨著變形量的增加，雙孿晶和層錯形成并且啟動位錯滑移，最終實現(xiàn)了鎂合金的納米化。可見，關于鎂合金大塑性變形納米化的機制還存在爭議，有些問題還不十分清楚，因此，深入系統(tǒng)地探索鎂合金的納米化微觀結構及其形成機制，對于深化人們對固體材料本質結構特征的認識，拓寬對表面納米化機制的理解，顯得十分必要[4]。

表面納米化材料有著巨大的應用前景，目前許多學者已經開展了鎂合金表面自納米化研究。H Q SUN和侯利鋒等分別利用表面機械研磨技術；王洋和徐開東等分別采用低溫HVOF微粒撞擊(HVOF-SMB)在鎂合金表面制得納米晶。但現(xiàn)有制備技術或由于工藝參數(shù)復雜，難以控制；或由于設備結構的限制，難以滿足大型零件，特別是柔性加工的需要，從而制約了鎂合金表面自納米化技術的推廣和使用。

近年來，激光沖擊處理作為一種新型的表面強化技術，具有非接觸、無熱影響區(qū)及強化效果顯著等優(yōu)點。激光沖擊處理已在鋁合金、不銹鋼等材料表面成功制得納米晶，而利用激光沖擊處理誘導鎂合金表面自納米化的研究卻鮮見報道。采用激光沖擊處理技術，根據優(yōu)化的激光工藝參數(shù)，能夠在AZ31B鎂合金表面制備出納米晶，晶粒的大小與塑性變形程度及應變率有關，由表及里呈梯度變化，即由表面的20 nm逐漸增大到40 μm處的100 nm，直至基體較粗大的晶粒組織[5]。

激光沖擊處理誘導AZ31B 鎂合金表面納米化的機理歸納如下：在變形初期，位錯滑移導致位錯纏結，應力集中誘發(fā)機械孿生；在已經細化的晶粒、亞晶粒內，繼續(xù)形成網絡狀位錯胞和位錯纏結；位錯纏結轉變成小角度取向差的亞晶界，細分粗大晶粒為亞晶粒；亞晶界不斷吸收新的位錯而演變成大角度晶界，最終形成等軸狀、取向隨機分布的納米晶。

AZ91D鎂合金的表面納米化通過表面機械研磨來實現(xiàn)，表面變形層厚度隨著處理時間的延長而增加。經過60 min 的機械研磨處理，AZ91D表層形成了約80 μm厚的變形層。

用透射電鏡(TEM和HRTEM)分析結果表明，AZ91D鎂合金的表面納米化晶粒細化是孿生和位錯滑移的綜合結果。在較低應變力下，試樣的主要變形方式為孿生，隨著應力和應變量增大，誘發(fā)位錯的滑移，形成位錯胞和亞晶，亞晶通過動態(tài)再結晶，最終形成納米晶粒。經過60 min機械研磨處理，表層晶粒尺寸達到20 nm。

陳長軍等為提高鎂合金的表面耐磨性, 采用激光熔覆納米Al2O3顆粒的辦法對ZM5 鎂合金進行了表面改性處理。激光改性是采用500 W脈沖Nd∶YAG 熔化預置在ZM5表面的納米三氧化二鋁進行處理的。激光熔覆后, 對改性層的顯微結構進行了分析。同時對顯微硬度與激光加工參數(shù)之間的關系以及耐磨性均進行了測試。改性層的顯微硬度可以高達350 HV,而基材的顯微硬度只有100 HV，激光改性處理層的耐磨性與基材相比也得到了顯著的提高[6]。

陳杰等采用冷噴涂和超音速火焰噴涂(HVOF)在AZ80鎂合金表面制備了納米WC-17Co涂層。利用掃描電鏡(SEM)分析了原始粉末形貌、噴涂粒子沉積行為及涂層顯微結構，并采用球盤式摩擦磨損實驗機考察了涂層的摩擦磨損性能。結果表明：采用冷噴涂工藝可在AZ80鎂合金基體上制備出高質量的WC-17Co涂層，涂層的顯微硬度為(1 380±82)HV，磨損率為9.1×10-7mm3/Nm，其耐磨性較HVOF制備的WC-17Co涂層提高了1倍，較鎂合金基材提高了3個數(shù)量級。研究表明，冷噴涂WC-17Co涂層在不對鎂合金基體產生熱影響的情況下，可以顯著提高鎂合金的表面性能，是一種新型鎂合金表面強化工藝[7]。同時，為提高鎂合金的耐磨耐蝕性能，采用大氣等離子噴涂技術在AZ80鎂合金表面制備納米ZrO2涂層。

時海芳等對鎂合金表面納米Al2O3基陶瓷涂層的制備及其性能進行研究。為增強鎂合金對環(huán)境的適應性, 采用熱化學反應法在MB2鎂合金表面制備了納米陶瓷涂層,采用X射線衍射(XRD)分析了其相結構, 并測試了涂層的耐磨性、耐蝕性及耐熱沖擊性。結果表明, 該涂層中有新相MgMnSiO4、Al2SiO5、Mg2SiO4和ZnAl2O4生成, 耐熱沖擊性優(yōu)異，相對于基體而言, 其耐磨粒磨損性提高了1.22倍, 耐黏著磨損性提高了1.89倍, 耐鹽蝕性能提高了13.7倍，耐酸蝕性能提高了13.4倍;對涂層進行環(huán)氧清漆封閉后, 其耐酸性可提高37.7倍[8]。

郭宇等對納米晶AZ31鎂合金粉末制備進行了研究。研究結果表明，利用氫化-脫氫反應制備具有納米晶結構的AZ31 鎂合金粉末是十分可行的：1)在氫氣氛下機械球磨，Mg與H2發(fā)生化學反應，生成平均晶粒尺寸為10 nm 左右的MgH2；2)對氫化態(tài)AZ31鎂合金粉末進行真空脫氫處理，最終獲得平均晶粒尺寸40 nm左右的納米晶鎂合金粉末[9]。

目前碳納米管增強鎂基復合材料方面的研究已經很多了，但是其難點主要集中在：納米材料高的表面能導致碳納米管在鎂基體中的相溶性和均勻分散性都不好，這是首要的制備困難；其復合機理、界面強化機理等基礎機理的研究還不是很充分；制備工藝、微觀組織以及各項性能的研究仍缺乏系統(tǒng)性和完整性。

近年來，應用相場模型定量模擬受到越來越多的關注。已經完成了真實時空下對AZ31鎂合金再結晶過程微米尺度晶粒生長的模擬研究，現(xiàn)擴展該模型模擬納米多晶AZ31鎂合金的晶粒生長過程，以實現(xiàn)在納米基體組織中出現(xiàn)局部晶粒異常長大，獲得具有重要應用價值的理想混晶組織[10]。

向抒林等對采用納米石墨烯片(GNP)作為增強體提高鎂合金力學性能的可行性進行了研究，通過球磨、化學表面處理、攪拌鑄造、高能超聲等過程制備了含質量分數(shù)為0.5% GNP/Mg-9Zn復合材料，并對材料進行了熱擠壓加工。利用Raman光譜分析了納米石墨烯片在制備過程中的完整性，利用光學顯微鏡(OM)、SEM、TEM對材料微觀組織進行了分析，并對復合材料以及在同樣條件下制備的合金進行了拉伸測試。實驗結果表明，通過以上制備過程，納米石墨烯片成功加入且分布于鎂合金基體中并保持結構完整，鑄態(tài)以及熱擠壓態(tài)復合材料的彈性模量、屈服強度、斷裂強度都顯著高于對應未添加納米石墨烯片的合金樣品，通過熱擠壓加工，復合材料的延伸率也得到大幅度提高。鑒于納米石墨烯片獨特的二維或準二維結構，納米石墨烯片增強鎂基復合材料的機制為Orowan 增強機制[11]。

3 應用進展

鎂合金是現(xiàn)有金屬材料中密度最小的輕質結構材料，在航空航天、汽車、電子、通訊等國防和國民經濟領域具有極其重要的應用價值和應用前景。然而，鎂合金的滑移系少，塑性變形能力與塑性加工性能差，為了突破鎂合金的局限性而具有更廣闊的應用前景，改善鎂合金的力學性能和成形性能是拓展鎂合金應用領域和推動鎂合金工業(yè)發(fā)展的關鍵。

納米材料有很多優(yōu)異的物理和化學性能，現(xiàn)在已經運用到諸多的高科技領域，也滲透到生活的方方面面。納米技術已經應用在鎂基結構材料、鎂基儲氫材料及其他的鎂基復合材料中。

3.1 納米技術在鎂基結構材料中的應用

鎂合金可通過加入金屬間化合物或陶瓷粒子得到強化。與傳統(tǒng)鎂合金相比，陶瓷粒子增強的鎂合金呈現(xiàn)出優(yōu)良的性能，如低密度、高比剛度、高比強度、高耐磨性和低熱膨脹系數(shù)。粒子強化的金屬基復合材料可通過鑄造法或粉末冶金法(P/M)來合成。鑄造法最經濟，然而其主要缺點是強化粒子的團聚、偏析以及界面反應，這些都將導致材料的力學性能下降。粉末冶金法使強化粒子的分布更均勻。采用機械研磨法或球磨工藝，可減小晶粒尺寸，優(yōu)化粒子分布，從而提高力學性能，并呈現(xiàn)出異常的應變軟化現(xiàn)象。其本質是在一個干燥的高能球磨機里粉末粒子間重復焊合和撕裂的過程。除了均勻彌散的微粒子強化外，金屬基體顆粒的細小尺寸和高密度位錯也有助于材料的強化[12]。

早在1992年， INOUE等發(fā)現(xiàn)，Mg基非晶相中均勻彌散分布5～10 nm的hcp-Mg 顆粒， 使合金的抗拉強度提高到1000 MPa。與單一非晶相組織的合金比較，納米尺度的晶體相分布于非晶基體之上將導致Mg-Cu-Y 合金的斷裂應力增加。彌散分布的納米級α-Mg顆粒有利于改善Mg基非晶合金的性能。

3.2 納米技術在鎂基儲氫材料中的應用

鎂基儲氫材料被認為是一種非常有前途的儲氫材料，它儲氫容量大，成本低且儲氫量豐富，適合大規(guī)模應用。目前已有的儲氫材料中，鎂基儲氫材料是非常有開發(fā)潛力的一種。因為Mg 的儲氫量大(MgH2的含氫量高達7.6%，MgH4的含氫量也達3.6%)、質量輕，且鎂資源非常豐富。鎂基儲氫材料也是儲氫材料中研究最早的，納米化后的儲氫材料具有許多新的熱力學、動力學特征, 如活化性能明顯提高，具有更高的氫擴散系統(tǒng)和優(yōu)良的吸放氫動力學性能。

Mg2Ni復合儲氫材料是最具有代表性的儲氫合金，鎂可以和金屬、非金屬、金屬氧化物、金屬間化合物等復合成納米復合儲氫材料。鎂基儲氫材料結合納米技術使鎂基儲氫材料得到長足的進展, 更好地滿足了鎂基儲氫材料在航天、電動汽車、燃料電池等方面的廣泛應用。

添加碳納米管的鎂基儲氫材料。納米碳管(CNTs)作為一種新型材料，由于其特殊的分子結構，引起了許多領域專家的關注，特別是開展了大量的有關儲氫方面的研究。納米碳管具有良好的導熱性和熱穩(wěn)定性， 也具有一定的吸氫性能， 是一種很好的鎂基儲氫材料的添加劑，有些研究工作者也曾在鎂基材料中添加石墨粉，以改善鎂基材料的傳質及傳熱性能。

3.3 在防火涂料中的應用

王震宇等研究了納米Mg(OH)2的防火性能，發(fā)現(xiàn)納米氫氧化鎂在高溫下的熱分解產物氧化鎂分散于燃燒后碳質層之間，通過類似互穿網絡(IPN)部分交聯(lián)機理而結合入碳質層結構中。碳層中的納米氧化鎂有助于形成連續(xù)的、抗氧化的無機物保護層，可顯著提高涂料的氧指數(shù)和抗高溫氧化性能。并保護碳層下的基材免受破壞。燃燒后的碳層中碳碳雙鍵、碳磷鍵與納米粒子形成交聯(lián)網絡結構使碳層結構增強并使形成的封閉小孔更加均勻，孔徑小、孔壁厚，成為良好的絕緣體和傳質屏障。

3.4 碳納米管鎂基復合材料的應用

碳納米管具有出色的力學性能、較高的穩(wěn)定性，被公認為最理想的增強材料，如何選擇適合的制備工藝和復合方法，充分發(fā)揮碳納米管對基體材料的增強作用，將是今后研究的重點。碳納米管鎂基復合材料制備技術將成為鎂基復合材料的發(fā)展趨勢，其具有的比強度和比模量和良好的耐磨性、耐高溫性能和減震性能，在航空航天，特別是汽車工業(yè)具有極大的應用前景和廣闊市場[13]。

碳納米管/鎂基復合材料具有碳納米管和鎂基體的綜合優(yōu)點，即高的導熱率、高比強度、高比剛度、高的尺寸穩(wěn)定性，還具有優(yōu)良的電磁屏蔽性能、優(yōu)良的機械加工性能，可以廣泛的應用于生產中，但碳納米管鎂基復合材料的制備及研究還不完善。因此，研究碳納米管鎂基復合材料性能、擴大其應用范圍、發(fā)掘其應用潛能是十分必要的。

3.5 梯度納米結構鎂合金

為了拓展鎂合金的進一步應用, 尋找一種理想的加工工藝、提升綜合性能是鎂合金未來發(fā)展方向?；谒苄宰冃螛嬛荻燃{米結構鎂合金, 具有細晶與粗晶的綜合特征, 能夠有效克服納米結構低塑性和低韌性的缺陷, 明顯提升材料的強度、耐磨性能等各項力學性能以及熱穩(wěn)定性, 最大程度上提升了鎂合金的綜合性能。

過去三十多年已研究制備出大量超強的納米晶體材料, 但是通常都存在一個較低的塑性。梯度納米結構, 作為一種在空間上呈現(xiàn)納米級到微米級的梯度變化, 在發(fā)揮納米材料優(yōu)異性能同時也能夠彌補納米材料的不足。在金屬中的梯度納米結構能夠產生固有的合成強化效果, 梯度組織樣品的強度明顯高于單層強度的總和。近年來, 大量研究報道表明梯度納米結構鎂合金在強度、耐磨性能、耐腐蝕性能和熱穩(wěn)定性能都有一定程度提升。

對于鎂合金, 梯度納米結構是指一部分由納米組織組成, 一部分由粗晶組織組成，在空間上呈一個梯度變化的結構單元尺寸。

通常，納米結構可通過加固小簇或分解多晶塊狀材料成納米尺度的晶體單元而合成。如今已發(fā)展出多種方法合成納米結構材料, 如惰性氣體冷凝法、機械球磨法(例如低溫球磨法)、電沉積技術和劇烈塑性變形法。由于鎂合金特殊的密排六方結構，鎂合金合成梯度納米結構目前主要通過塑性變形。塑性變形將顯微組織分解成越來越細的晶粒，在加工塊狀超細晶材料中應用已十分廣泛。相比電沉積技術, 塑性變形最大區(qū)別就是其梯度納米組織由材料自身納米化而成, 無外來雜質引入。雖然大量工藝都能在材料中引導大的塑性變形以此來細化晶粒, 但是對于鎂合金, 基于塑性變形生成梯度納米結構的方法主要有以下4種：表面機械研磨處理(SMAT)、超高速火焰超聲微粒撞擊(HVOF-SMB)、超聲納米表面調節(jié)(UNSM)和高能球噴丸(HESP)[14]。

梯度納米結構鎂合金因其獨特的組織結構和性能,吸引了越來越多的關注。鎂合金表面形成梯度納米結構后, 其表層到基體的硬度值也呈現(xiàn)明顯的梯度變化, 表層顯微硬度得到極大的提升，因此鎂合金的耐磨損性能也得到顯著的改善。鎂合金抗拉強度和屈服強度在形成梯度納米結構后得到大幅度提升, 盡管塑性仍有一定程度的降低, 但其綜合性能得到一定程度的提升。梯度納米結構研究已經取得了驕人的成績, 但如何合理設計加工工藝提升梯度納米結構鎂合金的綜合性能, 仍是未來研究的難點。

4 結語

納米晶材料具有許多不同于常規(guī)多晶材料的獨特性能，如高的強度、硬度，優(yōu)異的摩擦、磨損性能和極強的化學擴散能力等。因此，隨著納米研究的不斷深入與發(fā)展，結合表面改性的需求，將表面技術與納米材料相結合成為必然。另外，表面納米化采用常規(guī)的表面處理技術即可實現(xiàn)，在工業(yè)應用上不存在明顯的障礙，有很大的應用潛力。用納米技術提高鎂合金的力學性能和儲氫性能已被廣泛研究，前景廣闊。