莫納什大學(xué)利用X射線圖 打造輕但強度大的鎂
2019年08月12日 9:3 68107次瀏覽 來源： 新材料在線 分類： 鎂應(yīng)用
據(jù)外媒報道，澳大利亞蒙納士大學(xué)（Monash University）啟動了全球首個研究，發(fā)現(xiàn)一種技術(shù)可以用于制造強度更大、重量更輕的鎂合金，從而提高汽車和航空航天業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)完整性。
蒙納士大學(xué)、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）和重慶大學(xué)的研究人員在電子電壓較低的環(huán)境中，利用具原子分辨率的X射線圖，發(fā)現(xiàn)了孿晶邊界中合金元素偏析的模式。
工程師們一直都在尋找強度大、重量輕的材料，用于汽車、飛機和高速汽車，以提升燃料效率、空氣動力學(xué)、速度和重量負(fù)載。
此次研究成果意義重大，因為在熱機械加工和應(yīng)用過程中，由于輕質(zhì)鎂容易變形，因而鎂合金無法大規(guī)模地替代鋼。同時，其他合金如鋁和鈦也是如此。
蒙納士大學(xué)材料科學(xué)和工程系聶建峰教授表示：“輕質(zhì)鎂具有巨大的節(jié)能和環(huán)保應(yīng)用潛力，但是此類材料的偏析容易受到電子束的傷害。當(dāng)溶質(zhì)原子偏析成為單個原子柱時，會影響到鎂制品的成形性、變形性能和抗壓強度。”
但是我們證明，在較低的電子加速電壓（120 kV）下，而不是常用的300 kV電壓下，能夠利用具備原子分辨率的X射線圖來解決該難題。此外，我們進一步發(fā)現(xiàn)，新型偏析模式將邊界釘扎效應(yīng)提高了30多倍，而且孿晶遷移的機制也從普遍接受的模式轉(zhuǎn)為新模式。
研究人員在研究中使用了由釹和銀組成的鎂合金，該合金在室溫和高溫下的機械性能都非常優(yōu)越。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)孿晶邊界被釹和銀填充時，該合金的彈性應(yīng)變達(dá)到極限，而剪切應(yīng)力顯著改善，提高了33倍。銀和釹與鎂之間的電荷密度得以提升，表明了孿晶間的鍵合得到增強。當(dāng)施加外力時，鎂被推向釹，同時遠(yuǎn)離銀，因而形成了強度更大、重量更輕的合金。
聶教授表示：“我們的研究表明，從原子角度分析具有金屬合金（具復(fù)雜成分）的溶質(zhì)偏析的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性是有可能的。”
責(zé)任編輯：羅曉薇
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