镁合金是最轻的金属结构材料，在航空航天、交通运输和其他对重量敏感的应用领域具有广阔前景[1], [2], [3], [4]。然而，其绝对强度和延展性不足限制了进一步发展[5], [6], [7], [8], [9]。长周期堆垛有序（LPSO）相的发现提供了一种克服这些限制的新策略。自Mg-RE-Zn体系[10]首次被报道以来，LPSO相，特别是14H和18 R类型，因其显著的强化效果而受到广泛关注。这些相引入了周期性有序的、富含溶质的堆垛层错（SF），它们抑制基面位错滑移并促进扭带形成。因此，LPSO结构结合了高强度和良好的延展性[11], [12], [13], [14], [15]。
LPSO相的形成通常需要与特定的稀土元素（RE，如Gd、Y）和过渡金属（如Zn、Cu）进行合金化。大量研究表明，LPSO的形成遵循一个特征性的转变路径：溶质原子向SF的偏析诱发局部化学有序化，随后触发长程堆垛序列的变化[16]。Zn是该过程中的关键元素，因为它降低了Mg基体的层错能（SFE），稳定了SF并促进溶质富集[17]。尽管有这些机制见解，但仍存在两个基本挑战。首先，控制相选择的潜在机制（例如，为什么某些合金体系偏好14H而非18 R）仍知之甚少。其次，对材料设计而言更为关键的是，传统的铸造方法对LPSO相的形貌和空间分布控制有限。这些相通常在基体中均匀形成，这阻止了对承受最高服役应力区域进行定位强化[18]。
通过扩散连接（DB）进行界面工程提供了另一种方法来应对这一限制。在DB过程中，高温和高压促进不同合金之间的互扩散。这导致在界面处形成定制的组成梯度和亚稳态反应产物，为后续的相变创造了局部溶质储库[19]。然而，利用这些界面反应层作为LPSO形成前驱体的潜力仍未得到充分探索。具体而言，如何将最初形成的金属间化合物层转变为所需的LPSO结构，同时控制其空间分布和晶体结构，仍是一个开放性问题。
本研究提供了一种结合应变激活和缺陷引导沉淀的方法，以在异质结构镁合金界面精确控制形成14H-LPSO相。我们选择GW103K（Mg-10Gd-3Y）和AZ31（Mg-3Al-1Zn）作为模型合金，原因有三：首先，Al（来自AZ31）与Gd/Y（来自GW103K）之间的高化学亲和力促进在DB过程中形成连续的Al?(Gd,Y)金属间化合物层，该层作为亚稳态溶质储库。其次，AZ31中的Zn提供了LPSO形成所需的元素。第三，两种合金之间的显著浓度差创造了陡峭的化学势梯度，驱动后续的溶质再分布。在DB之后，我们将叠层在450°C下进行多道次热轧。这种热机械处理有两个目的：强烈的剪切应力使脆性的Al?(Gd,Y)层断裂，显著增加界面面积，同时高温激活扩散过程。这一过程触发了机械驱动的级联效应：破碎颗粒的高界面能促进其动态溶解，而沿位错管的增强短路扩散加速了溶质的快速再分布。因此，该过程创造了一个多元溶质场，导致在Zn稳定化的变形诱导SF上沉淀热力学稳定的14H-LPSO相。
利用多尺度表征和第一性原理计算，揭示了完整的四阶段转变路径：扩散耦合、热轧破碎、溶解与重构以及LPSO沉淀。第一性原理计算确认，在当前热力学条件下，14H结构比18 R结构在能量上更有利，解释了观察到的结构选择性。本研究揭示了LPSO相在耦合的热场、机械场和化学场下是如何形成的。它还介绍了一种通过多尺度界面工程在金属复合材料中可控形成高性能强化相的方法。
