研究人员开发新的金属材料,可能改变钢铁工业

来自马普研究所für Eisenforschung (Düsseldorf)的一组研究人员创造了一种新型金属材料,它同时具有很高的强度和延展性。

由铁,锰,钴和铬制成的强力合金变得韧性,因为它可以具有两个共存晶体结构,并且一个结构可以转化为另一个结构。两个晶体结构可以通过材料的这种横截面中的两种不同颜色识别,这是借助于电子反向散射衍射产生的。(©Nature 2016 / MPI F. Eisenforschung)

这是钢铁行业几十年的挑战,因为一个物业增强了另一个物业。因此,这是杜塞尔多夫的研究人员突破,他们正在在金属材料领域进入完全新的地区。欧洲杯足球竞彩他们的工作可能适用于具有更薄的金属板材的部件的未来派设计,这将减少资源的过度使用。

如果钢和钢与钢相关合金可以具有两种性质,这将是最合适的。这样,它们不会片段,例如,当汽车机构参与事故或在磨机中加工时。简单地说,它们应该是韧性,一个由材料科学家使用的术语。欧洲杯足球竞彩然而,他们也必须拥有力量,以便在暴露于虚弱的力量时,他们不会破坏或翘曲。

总部人员由Dierk拉伯,主任Max-Planck-Institut皮毛Eisenforschung,和Cemal杰姆Tasan,以前这个研究所的一个研究小组的负责人现在在美国麻省理工学院教授,成功地整合成一个单一的材料属性。到目前为止,非常延展性的金属材料没有足够的强度,反之亦然。欧洲杯足球竞彩

在这种材料的开发中,我们采取了一种新的策略,这通常为金属材料的设计开辟了新的可能性。欧洲杯足球竞彩

Dierk拉伯,导演,Max-Planck-Institut毛皮Eisenforschung.

该团队从材料科学家进行了一系列材料,这是一种材料科学家进行的广泛测试的主题,但这对于几种应用来说太脆弱了,直到最近:金属蛋白患者组合通常五种或更多种不同金属的合金。欧洲杯足球竞彩

原子紊乱使高强度合金能够

所有元素的原子沿着这些材料中的晶格位置随机分布,而熵在特定程度上是无序的度量——这些材料被称为高熵合金。欧洲杯足球竞彩此外,由于结构中各种不同原子的无序使位错很欧洲杯足球竞彩难移动,这类材料的强度相当高。

位错是晶体晶格的变形,当材料变形时,晶格通过晶体发生形变。然而,到目前为止,原子无序合金的高强度也有一个缺点。问题是,这种材料在压力下往往会破裂,因为它大多是脆性的。

钢大部分具有铁,另一个关键部件,以及钒,碳或铬等钒,碳,碳,或铬的微小批量。他们并不脆弱;然而,到目前为止,他们没有拥有足够的力量来实现使用更薄的床单建造车身。

在钢的晶体中,原子的排列常常是正确的。钢具有特别的延展性,尽管它们可以从一种结构变化到另一种结构。这是由于过程消耗能量,从而防止了材料的任何损坏机会。在汽车车身或其他钢铁部件中,微小的区域会与两种不同的原子排列方式交换。

晶体结构的变化使得材料延性

到目前为止,正是这种不同晶体结构的共存对高熵合金不利。

我们现在把这个概念颠倒过来,因为最近的研究表明,这不是重要的因素。

李志平,Max-Planck-Institut毛皮Eisenforschung.

李和他的同事们一起寻找一种材料,这种材料具有高熵合金的强度,同时又具有钢的延展性,具有两种共存的晶体结构。

他发现了一种合金,由50%的铁,30%的锰,10%的钴和10%的铬组成。

用这种合金,我们证明了我们的概念是可行的。如果我们进一步改善组织和成分,我们甚至可以进一步提高强度和塑性。

Dierk拉伯, 导向器,Max-Planck-Institut毛皮Eisenforschung.

这是目前正在研究的区域。他们终于可能终于解决了金属加工部门的问题,这些问题必须在材料中选择强度或延展性。欧洲杯足球竞彩

在Düsseldorf-b欧洲杯足球竞彩ased材料锻造厂制造的金属材料可以像韧性钢一样容易和经济地加工,并在事故中吸收相当多的冲击能量,当集成到汽车车身时。同时,材料的强度足够,因此更便宜和节约资源的金属板,不会在微弱的力作用下断裂。

来源:https://www.mpg.de

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