新型强,轻金属材料

一位工程学教授加州大学圣地亚哥分校在3月份的矿物、金属和材料学会杂志欧洲杯足球竞彩一种新型金属层板的独特性能,它可以作为盔甲和铍的替代品,铍是一种强而有毒的金属,通常用于苛刻的航空航天应用。

“我们开发的新材料是环境安全的,虽然它的刚度相当于钢铁,但密度只有钢铁的一半,”该论文的作者、UCSD雅各布斯工程学院机械和航空航天工程教授肯尼斯·s·维奇奥(Kenneth S. Vecchio)说。“它在我们的侵彻深度弹道测试中表现出色,但我们认为,它最大的潜力可能来自其独特的能力,即对其结构和性能进行量身定制,以满足各种应用特定的工程要求。”

这种新材料主要由两种轻金属制成。维奇奥将铝和钛合金箔层互换,并通过一种廉价的节能过程对它们进行压缩和加热。由此产生的反应产生了一层两层的层压板:一层坚硬的陶瓷状钛铝化物“金属间化合物”层,以及一层柔韧的残余钛合金层。这些层可以像一毫米厚的书页一样堆叠起来,甚至在加热前可以塑造出想要的形状。

Vecchio选择了层压板建筑来模仿红鲍鱼坚硬的外壳的内部结构。这种科学模欧洲杯线上买球拟生物学方法是雅各布斯工程学院(Jacobs School of Engineering)越来越多的仿生学研究成果之一。教员们正在研究从软体动物壳、鸟喙到海胆刺和其他生物复合材料的结构和功能设计,以开发新的智能材料和设备。欧洲杯足球竞彩

红鲍鱼是一种以海藻为食的蜗牛,被认为是珍珠母珠宝的来源,它在加利福尼亚海岸外被发现。这种软体动物通过在更薄的有弹性的蛋白质粘合剂层之间缓慢地添加几层脆的碳酸钙(每层大约是人类一根头发的千分之一厚度)来建造圆顶形的家。

“钛铝化合物的金属间相是软体动物坚硬的碳酸钙相的补充,钛合金层模仿鲍鱼壳的顺应性蛋白质层,”Vecchio说。

为了测试他的新材料的防弹能力,维奇奥以大约2000英里每小时(900米每秒)的速度向一个四分之三英寸(2厘米)厚的样本发射了一根沉重的钨合金棒。这根棒只穿透了测试样品厚度的一半。维奇奥说,这种层压板表现出惊人的盔甲效果,并有潜力成为一种结构金属。

他说,其他类型的金属箔含有钒,铬,锰,镍,钴和铁,已经成功制造成层压板使用相同的堆叠箔技术。“我们只是开始探索这些有前景的新材料的可能组合和潜在用途,”Vecchio说。欧洲杯足球竞彩

他在他的论文中描述了在他的层压板层中产生空洞的过程,这是通过在加热之前切掉部分箔而制成的。在一个例子中,他用钢珠填充空腔,这些钢珠可以在空腔内自由弹跳,起到高效的减振器的作用。Vecchio说:“这种减振特性在喷气发动机和其他容易产生噪声振动的高性能应用中可能非常有价值。”

通过在制造过程中嵌入金属或陶瓷线或纤维,也可以在层压板中嵌入电子通道,这些组件既可以加强材料,又可以充当内置传感器。此外,Vecchio说,层压板可以通过添加材料进一步增强,在机械变形时产生电荷。欧洲杯足球竞彩相反,这些所谓的压电材料在电场作用下也会变形。欧洲杯足球竞彩

http://www.ucsd.edu/

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