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首款3D打印納米結(jié)構(gòu)高熵合金問世

2022-09-15 08:41
機床與液壓 2022年15期
關(guān)鍵詞:雙相航空航天合金

美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校和佐治亞理工大學科學家在《自然》雜志在線版發(fā)表論文稱,他們采用3D打印方法,制作出一種雙相納米結(jié)構(gòu)高熵合金(HEA),其強度和延展性優(yōu)于現(xiàn)有其他先進的3D打印材料,有望催生可用于航空航天、醫(yī)學、能源和運輸?shù)阮I(lǐng)域的高性能部件。

研究人員將HEA與先進的3D打印技術(shù)--激光粉末床熔融結(jié)合,開發(fā)出具有前所未有性能的新材料。由于該工藝使材料熔化和凝固速度非??欤玫讲牧系奈⒂^結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)方法制造出的材料大相徑庭。新材料的微觀結(jié)構(gòu)看起來像一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),由名為面心立方(FCC)和體心立方(BCC)的納米層狀結(jié)構(gòu)交替組成,這些層被嵌入微尺度共晶團中,分級納米結(jié)構(gòu)HEA使兩相能夠協(xié)同變形。

研究人員表示,這種不尋常微觀結(jié)構(gòu)的原子重排使其擁有超高強度和更高的延展性,與傳統(tǒng)金屬鑄件相比,新材料的強度提升了3倍,延展性不減反增。使HEA擁有更強韌性和更好延展性有助于研制出機械效率高且節(jié)能的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。

研究團隊還開發(fā)出了雙相晶體塑性計算模型,以了解FCC和BCC納米片層所起的作用,以及它們?nèi)绾螀f(xié)同工作以增加材料的強度和延展性。結(jié)果顯示,BCC納米片層具有極堅固的特性,這對于實現(xiàn)合金卓越的強度-延展性協(xié)同作用至關(guān)重要。未來,科學家們有望利用3D打印技術(shù)和HEA研制出可廣泛應用于生物醫(yī)學、航空航天等領(lǐng)域的高性能部件。

(來源:《科技日報》)

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