科学家3D打印出首个兼具超强强度和延展性的高性能纳米结构合金

摘要:

据New Atlas报道,随着新的制造技术的出现,全新的金属合金有了更多的可能特性。一个研究小组现在已经开发出一种新的可3D打印的合金,其特定的纳米结构使其具有超强的强度和延展性。

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大多数常见的合金,如不锈钢或青铜,是由一种主要金属与少量其他元素混合而成。但是,一种被称为高熵合金(HEAs)的新兴材料涉及将五种不同的元素以大致相等的比例混合在一起。由此产生的合金最终具有耐人寻味和有用的特性,如高强度重量比和随温度上升的硬度。

这项新的研究集中于含有铝、钴、铬、铁和镍的等量的HEA。这种特殊的混合物已经实验了几年,但该团队使用一种尚未应用于它的技术--激光粉末床融合技术来制造它。基本上,原始金属的粉末形式被铺设在一个表面上,然后用高功率的激光进行喷射,使它们迅速熔化并重新凝固。

这种技术是3D打印的一种形式,使最终的合金具有与其他制造方法非常不同的微观结构。该团队将其描述为看起来像一张网,有不同的立方体结晶结构的交替层。这使得HEA的屈服强度约为1.3GPa,比使用传统铸造方法制造时几乎强三倍。同时,它也更具延展性,与常见的权衡方法相反。

这项研究的首席研究员陈文说:“这种不寻常的微观结构的原子重排产生了超高的强度和增强的延展性,这是不常见的,因为通常强大的材料往往是脆性的 。对于许多应用来说,强度和延展性的结合是关键。我们的发现对材料科学和工程来说都是原创的,令人振奋。”

这种强度和延展性的特殊组合可以使这种合金在航空航天、能源、运输或其他工程领域的部件中发挥作用。

该研究发表在《自然》杂志上。

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