2017年5月26日
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研究人员斯坦福大学已经发现，与传统合金相比，更强、更轻、更耐热的高级金属混合物可以通过高压合成。
几千年来，金属一直被混合在一起，生产出具有独特特性的合金。然而，传统合金通常包括一种或两种主要金属和少量的其他金属或元素。一些经典的例子包括在铜中加入锡制造青铜，在铁中加入碳制造钢铁。
相反，“高熵”合金是由多种金属以几乎相同的数量混合而成，从而产生更轻和更强的合金。这种合金更能抵抗辐射、腐蚀和热，甚至可能具有独特的电、磁或机械特性。
虽然材料科学家对高熵合金给予了更多的关注，但这些合金仍处于实验室研究阶段，尚未进入市场。造成这种情况的一个主要原因是，研究人员尚未成功地精确调节组成原子的排列(即堆积结构)。一种合金中原子的排列可以对其特性产生显著的影响，从而有助于确定该合金是强还是脆，硬还是韧。
”一些最有用的合金是由金属原子排列在堆积结构的组合中构成的他是斯坦福大学地球、能源与环境科学学院和国际安全与合作中心(CISAC)的博士后研究员，也是这项研究的第一作者。欧洲杯线上买球
一个新的结构
到目前为止，研究人员已经成功地用大多数高熵合金重建了两种堆积结构，即体心立方和面心立方，但他们还不能重建第三种，常见的堆积结构。
在这项研究中，Tracy和他的团队报告说，他们已经成功地开发了一种由常见和容易获得的金属形成的高熵合金。该合金具有六方紧密堆积(HCP)结构。这项研究的结果已经在网上发表自然通讯日报》。
近年来已研制出少量HCP结构的高熵合金，但它们含有大量的碱金属、稀土金属等奇异元素．我们所做的就是用工程应用中常用的普通金属制成HCP高熵合金．
博士后研究员卡梅伦·特蕾西esearcher,地球、能源与环境科学学院，欧洲杯线上买球斯坦福大学
看来线索就是用高压。Tracy和他的团队使用一种被称为钻石砧室的仪器，对一种高熵合金的小样本施加大约55 GPa的高压。这个压力大约等于地幔内部的压力。”你唯一能自然地看到地球表面的压力的时候是在一次非常大的陨石撞击中,”翠西说。
研究人员使用的高熵合金由铬、锰、铁、钴和镍组成，高压的应用可以刺激这种合金的转变。”把原子想象成桌子上的一层乒乓球，然后在上面再加几层。可以形成面心立方堆积结构。但如果你稍微移动一些层相对于第一个，你会得到一个六边形的紧密结构,”特蕾西解释道。
据研究人员称，这种转变在高熵合金中不会自然发生，因为它被金属原子之间相互作用的磁力拦截。然而，高压被观察到干扰了磁相互作用。
当你对一种材料加压时，你把所有的原子都推得更近了。通常，当你压缩某物时，它的磁性会降低．这似乎就是正在发生的事情:压缩高熵合金使其非磁性或接近非磁性，HCP相突然成为可能．
博士后研究员卡梅伦·特蕾西esearcher,地球、能源与环境科学学院，欧洲杯线上买球斯坦福大学
稳定的结构
令人惊讶的是，当压力被消除时，合金仍然保持HCP结构。”大多数情况下，当压力消失时，原子会迅速恢复到原来的结构。但这并没有发生在这里，这真的很令人惊讶斯坦福大学地球、能源和环境科学学院(Stanford 's School of Earth, Energy & Environmenta欧洲杯线上买球l sciences)地质学副教授、该研究的合著者温迪·毛(Wendy Mao)解释道。
研究人员还发现，当压力逐渐增加时，合金中六角紧包结构的数量也随之增加。”这表明，我们有可能对材料进行定制，以提供我们想要的特定应用所需的机械性能,”翠西说。
例如，与在高温下高效运转的发电厂和内燃机相比，传统合金在极端条件下表现不佳，因为它们的原子开始移动，变得高度无序。
然而，高熵合金由于其高度混杂的性质，已经具有高度的无序性．因此，它们的机械性能在低温下很好，在高温下保持很好．
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进一步的研究可能会使材料科学家通过将不同的元素和金属混合在一欧洲杯足球竞彩起来增强高熵合金的特性。”元素周期表中有很大一部分还有很多排列有待探索”,毛说。
这项研究的其他合作者包括罗德尼·尤因(Rodney Ewing)，斯坦福大学弗里曼·斯波格利国际研究所(Stanford Freeman Spogli Institute for International Studies)高级研究员、地质和环境科学教授;欧洲杯线上买球研究生Sulgiye Park和Dylan Rittman;田纳西大学和橡树岭国家实验室的同事们。美国能源部和国家科学基金会资助了这项研究。欧洲杯线上买球