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全球首款!新型高熵合金兼具高强度和延展性 有望催生高性能部件

近期,美国马萨诸塞大学阿默斯特分校和佐治亚大学的科学家们通过3D打印的方式,制作出了一种双相纳米结构的高熵合金(HEA)。据称,其强度和延展性均已超过其他先进的增材制造材料。

该研究团队表示,这一突破有望催生可用于航空航天、医学、能源和运输等领域的更高性能部件。该研究成果已于日前发表在了《自然》杂志上。

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在过去的15年中,高熵合金作为一种新的范式在材料科学中越来越受欢迎。它们由比例几乎相等的五种或五种以上的元素组成,具有许多理想且独特的性质。传统的合金,如黄铜、不锈钢、碳钢和青铜,只含有一种初级元素和一种或多种微量元素。

3D打印,也被称为增材制造,最近成为了一种强大的材料开发方法。基于激光的3D打印可以产生较大的温度梯度和较高的冷却速率,这是传统方法无法实现的。

这一次,研究人员就是将HEA与先进的3D打印技术(激光粉末床熔融)结合起来,开发出了具有前所未有性能的新材料。据悉,由于该工艺使材料熔化和凝固速度非常快,所得到材料的微观结构与传统方法制造出的材料大相径庭。

具体而言,新材料的微观结构看起来像一个“网”,由名为面心立方(FCC)和体心立方(BCC)的纳米层状结构交替组成,这些层被嵌入微尺度共晶团中。研究人员表示,分层纳米结构的HEA可以实现两相的协同变形。

研究人员说,“这种不同寻常的微观结构带来了超高的强度和增强的延展性,这是不寻常的,因为通常高强度的材料往往是脆的。与传统金属铸造相比,新材料的强度提升了3倍,延展性不减反增。”

“对于许多应用,强度和延展性的结合是关键。全新HEA将有助于研制出机械效率高且节能的轻质结构。”他们补充说。

近期,美国马萨诸塞大学阿默斯特分校和佐治亚大学的科学家们通过3D打印的方式,制作出了一种双相纳米结构的高熵合金(HEA)。据称,其强度和延展性均已超过其他先进的增材制造材料。

该研究团队表示,这一突破有望催生可用于航空航天、医学、能源和运输等领域的更高性能部件。该研究成果已于日前发表在了《自然》杂志上。

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在过去的15年中,高熵合金作为一种新的范式在材料科学中越来越受欢迎。它们由比例几乎相等的五种或五种以上的元素组成,具有许多理想且独特的性质。传统的合金,如黄铜、不锈钢、碳钢和青铜,只含有一种初级元素和一种或多种微量元素。

3D打印,也被称为增材制造,最近成为了一种强大的材料开发方法。基于激光的3D打印可以产生较大的温度梯度和较高的冷却速率,这是传统方法无法实现的。

这一次,研究人员就是将HEA与先进的3D打印技术(激光粉末床熔融)结合起来,开发出了具有前所未有性能的新材料。据悉,由于该工艺使材料熔化和凝固速度非常快,所得到材料的微观结构与传统方法制造出的材料大相径庭。

具体而言,新材料的微观结构看起来像一个“网”,由名为面心立方(FCC)和体心立方(BCC)的纳米层状结构交替组成,这些层被嵌入微尺度共晶团中。研究人员表示,分层纳米结构的HEA可以实现两相的协同变形。

研究人员说,“这种不同寻常的微观结构带来了超高的强度和增强的延展性,这是不寻常的,因为通常高强度的材料往往是脆的。与传统金属铸造相比,新材料的强度提升了3倍,延展性不减反增。”

“对于许多应用,强度和延展性的结合是关键。全新HEA将有助于研制出机械效率高且节能的轻质结构。”他们补充说。

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