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导读：受自然界梯度材料的启发，具有受控结构梯度的先进工程组件因其特殊的性能组合而吸引了大量研究兴趣。然而，如何产生穿透大块材料的结构梯度仍然是一个问题，这对于提高金属材料的机械性能至关重要。在此，一种在大块金属玻璃（BMG）中设计可控结构梯度的实用策略被提出。本文通过调整低温热循环和快速冷却的工艺条件，包括保持时间和控制温度，合成两种不同类型的自由体积含量呈空间梯度分布的梯度金属玻璃（GMG）。力学测试和原子模拟都表明，空间梯度可以赋予GMG额外的塑性。这种增强的机械性能受梯度诱导的剪切变形偏转的控制，这种偏转从根本上抑制了在没有这种梯度的BMG中预期的在直平面上的无限剪切局部化。现代科学技术的进步继续对工程材料提出更严格的要求，包括特殊的强度和韧性。不幸的是，这两种特性在整体材料中几乎是相互排斥的。获得最佳机械性能始终是一个折衷方案，可以通过经验设计优化微观结构来实现。值得注意的是，结构梯度的引入可以克服金属材料的强度-延性平衡问题，并产生高性能功能。关于这种梯度，大自然提供了丰富的灵感来源。许多天然材料具有高度复杂的结构和复杂的梯度设计，其性能组合令人印象深刻，远远超过其成分本身。鉴于天然材料的梯度结构，探索结构梯度以提高工程材料的性能引起了人们的极大兴趣。典型的例子是被广泛开发的具有纳米颗粒或纳米孪晶结构的梯度金属。与传统的均匀粗晶材料相比，梯度纳米结构（GNS）材料的变形机制往往是非均匀的，并且受到梯度结构的调节和约束。此外，结构梯度通常会导致应力梯度，甚至激活新的位错结构。然而，目前的GNS材料仅限于少数纯面心立方金属和典型合金。例如，可以通过引入梯度纳米晶粒结构来强化镁合金，而这种策略无法在镁合金中提供大的延展性。最近，一种镁基纳米双相金属玻璃（Mg）涂层在梯度纳米颗粒镁合金上显示出比基体合金更高的延展性和屈服强度。这种将异质镁和梯度纳米结构相结合的设计策略的成功，为我们在设计“固有”梯度镁（GMG）时将结构梯度原理扩展到非晶态系统提供了动力。事实上，最近已经开发出具有特殊物理和生物材料特性的镁合金，但严重的脆性是阻碍镁合金广泛应用的一个主要弱点。空间梯度的引入可能为调整变形行为和增强MGs的塑性提供一个有希望的解决方案。在过去的几年里，各种制造方法被用于开发工程材料中的结构梯度。制造方法可分为两类：自下而上的方法，包括物理和化学沉积、逐层组装和三维（3D）打印；以及自上而下的方法，包括表面机械处理方法、激光冲击喷丸和滚压焊。尽管这些方法在工程设计中广泛使用，但它们受到明显的限制。自下而上的方法通常只适用于制作薄膜或显微镜样品。另一方面，现有的自上而下的方法对体梯度材料的范围有限制。例如，表面机械处理总是只在表面附近产生有限体积分数的梯度，或者沿着梯度方向产生可忽略程度的结构梯度。上述所有问题都限制了在散装镁样品中实现梯度的能力。开发设计和制造GMG的策略和实用方法以定制其机械性能是至关重要的。在此，浙江大学蒋建中教授团队等人提出了两种实用的制造方法。通过引入自由体积含量的可控空间梯度来制备块状GMG。通过实验和分子动力学（MD）模拟，证明了GMGs的优异性能可归因于其固有的梯度结构所产生的“剪切带偏转”能力。局部自由体积缺陷的显著差异在于剪切带的起始和扩展角度。利用模型非均匀材料，讨论了剪切带动力学中观察到的变化的原子尺度起源，以及角度随结构状态的变化。通过简单而通用的方法实现的梯度设计策略不仅为提高MGs的机械性能，更重要的是，为设计新一代高性能结构材料开辟了道路。相关研究成果以题“Chemically

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