镁合金作为目前工业应用最轻的金属材料,具有高比强度和比刚度等优越的力学和物理性能,是国防高科技领域的理想材料之一。然而,由于镁的密排六方晶体结构限制了其可供位错运动的有效的滑移系数量,使得镁合金室温塑性变形能力较差且强度较低,难以满足结构件的要求,导致镁合金在各个领域上的进一步开发与应用受到限制。近年来研究表明晶体/非晶双相纳米结构镁合金能够有效改善镁合金的塑性,但是随着非晶相的引入,其强度有所下降。因此,深入理解双相镁合金的强化机制,设计和开发高强度高塑性的双相镁合金是目前亟待研究的重要课题。本文采用分子动力学模拟方法,深入研究了在拉伸载荷下堆垛层错,非晶相强度和晶体相强度等因素对双相纳米结构镁合金力学性质和变形机制的影响,揭示了双相纳米结构镁合金的强化机理。本文的主要研究内容和结论如下:(1)研究了堆垛层错和非晶相厚度对双相纳米结构镁合金力学性能的影响。结果表明,随着非晶相厚度的增加,含有较大堆垛层错厚度的双相纳米结构镁合金的塑性变形机制由新晶粒成核和生长转变为以非晶相为主的变形。当非晶相厚度达到临界值时,双相纳米结构镁合金的塑性变形完全由非晶相承担,晶体相几乎不参与其塑性变形过程。同时还发现当堆垛层错厚度相对较小时,即使非晶相厚度达到临界值,晶体相中仍然能够观察到新晶粒,双相纳米结构镁合金的塑性由非晶相和晶体相共同提供。研究结果表明,堆垛层错的引入会诱导形成新晶粒,双相纳米结构镁合金的变形机制不仅与非晶相厚度有关,还与晶体相中的堆垛层错厚度有关。(2)研究了非晶相强度和晶体相强度对双相纳米结构镁合金力学性能和强化机制的影响。研究结果表明,通过调整非晶相或晶体相的强度以及优化非晶相厚度,可以在保持双相纳米结构镁合金良好塑性的同时显著提高其强度。对于双相纳米结构镁合金而言,当强化非晶相(或晶体相)时,要增大(或减小)非晶相厚度才能获得具有良好塑性的双相纳米结构镁合金。此外,研究发现随着非晶相厚度的增加,含有高强度非晶相的双相纳米结构镁合金在塑性变形过程中表现出三种不同的变形机制:当非晶相厚度较小时,非晶相不足以完全承担塑性变形,晶体相中出现了位错和新晶粒;随着非晶相厚度增加至5.0 nm,双相纳米结构镁合金的塑性变形行为几乎完全依赖于非晶相的变形;然而,当非晶相厚度进一步增大到8.0 nm时,由于非晶相中剪切带的相互作用和“类钉扎”现象的出现引起了应力集中,因此在晶体相中仍然观察到了新晶粒成核现象。但是与非晶相厚度较小的镁合金相比,此时新晶粒的生长非常缓慢,镁合金的塑性变形仍以非晶相为主。