一个研究小组从劳伦斯伯克利国家实验室和橡树岭国家实验室已经确定了地球上最难的材料- - - - - -铬的金属合金,钴和镍。与其他材料,其强度增加了冷。
金属的完美结合
合金,称为CrCoNi,高熵合金的一个例子(头脑)- - - - - -今天与合金在使用- - - - - -包含其组成元素的比例相等。他第一次发达~ 20年前,但技术能力测试这些材料的极限最近才变得可用。
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免费订阅研究变的小心翼翼,教授罗伯特•里奇加州大学伯克利分校Easo教授乔治田纳西州大学的第一次开始工作CrCoNi 10年前,最初发现合金在液氮温度下异常艰难(~ -200摄氏度)。他们想把它进一步看到强硬CrCoNi是如何在液氦温度下(~ -250°C)。
什么是“韧性”我们如何衡量?
韧性的结合强度和延性材料拥有(抗断裂)。测量韧性,原始标本是拉,直到骨折,所需的力测量。断裂韧度测试中,裂纹生长所需的力故意制造的样品测量。
在他们最近的研究报告,发表在科学的韧性,里奇和乔治量化CrCoNi在液氦温度下,用中子衍射电子背散射衍射和透射电子显微镜揭示CrCoNi的原子结构如何导致其非凡的实力。
只是如何CrCoNi是艰难的?
“韧性材料附近液氦温度(20 K°、-424°F)高达500帕斯卡平方根米。在同一个单位,一块硅的韧性是1,铝在客机机身大约是35岁,和一些最好的钢的韧性是100左右。因此,500年,这是一个惊人的数字,”说里奇。
的韧性CrCoNi来自晶体晶格的原子结构,从而改变时力是应用于合金。三个原子相互作用发生在序列,紧随其后的是晶格内的单位细胞的重排,使CrCoNi抵抗压力过去其他材料就会断裂。
“你拉它,第一个机制开始然后第二个开始,然后开始第三个第四,”里奇解释道。“事实上他们都发生在这个神奇的顺序给我们这些巨大的属性。”
“CrCoNi的结构是最简单的你可以想象——这只是谷物,”里奇说。合著者教授安德鲁·小继续说:“但是,当变形,结构变得非常复杂,这有助于解释其优异的抗断裂转变。”
强有力的抗断裂在寒冷的温度下使CrCoNi适合应用程序在极端环境,如在深空。理解如何CrCoNi是如此艰难的将使用的合金,和他一般,一点点接近。
研究人员警告说,虽然他们的进展在这个领域是令人兴奋的,新型结构材料需要花很长时间在真实的应用程序中,使用的,因为他们需要理解才能取代经过和信任现有的材料。
参考:刘D,于问,Kabra年代,等。特殊的断裂韧性CrCoNi-based中期和熵值合金在20 k。科学。2022,378 (6623):978 - 983。doi:10.1126 / science.abp8070
这篇文章是一个返工的新闻稿伯克利实验室出具的材料已经编辑的长度和内容。
