每日播報!科學(xué)家3D打印出首個兼具超強強度和延展性的高性能納米結(jié)構(gòu)合金

(資料圖片)

大多數(shù)常見的合金，如不銹鋼或青銅，是由一種主要金屬與少量其他元素混合而成。但是，一種被稱為高熵合金（HEAs）的新興材料涉及將五種不同的元素以大致相等的比例混合在一起。由此產(chǎn)生的合金最終具有耐人尋味和有用的特性，如高強度重量比和隨溫度上升的硬度。

這項新的研究集中于含有鋁、鈷、鉻、鐵和鎳的等量的HEA。這種特殊的混合物已經(jīng)實驗了幾年，但該團(tuán)隊使用一種尚未應(yīng)用于它的技術(shù)--激光粉末床融合技術(shù)來制造它。基本上，原始金屬的粉末形式被鋪設(shè)在一個表面上，然后用高功率的激光進(jìn)行噴射，使它們迅速熔化并重新凝固。

這種技術(shù)是3D打印的一種形式，使最終的合金具有與其他制造方法非常不同的微觀結(jié)構(gòu)。該團(tuán)隊將其描述為看起來像一張網(wǎng)，有不同的立方體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的交替層。這使得HEA的屈服強度約為1.3GPa，比使用傳統(tǒng)鑄造方法制造時幾乎強三倍。同時，它也更具延展性，與常見的權(quán)衡方法相反。

這項研究的首席研究員陳文說：“這種不尋常的微觀結(jié)構(gòu)的原子重排產(chǎn)生了超高的強度和增強的延展性，這是不常見的，因為通常強大的材料往往是脆性的 。對于許多應(yīng)用來說，強度和延展性的結(jié)合是關(guān)鍵。我們的發(fā)現(xiàn)對材料科學(xué)和工程來說都是原創(chuàng)的，令人振奮。”

這種強度和延展性的特殊組合可以使這種合金在航空航天、能源、運輸或其他工程領(lǐng)域的部件中發(fā)揮作用。

該研究發(fā)表在《自然》雜志上。