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August

2019

莫纳什大学利用X射线图 打造轻但强度大的镁

发布时间:2019-8-13 9:12:2641次

据新材料在线报道:

   据外媒报道,澳大利亚蒙纳士大学(Monash University)启动了全球首个研究,发现一种技术可以用于制造强度更大、重量更轻的镁合金,从而提高汽车和航空航天业产品的结构完整性。
蒙纳士大学、澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)和重庆大学的研究人员在电子电压较低的环境中,利用具原子分辨率的X射线图,发现了孪晶边界中合金元素偏析的模式。
工程师们一直都在寻找强度大、重量轻的材料,用于汽车、飞机和高速汽车,以提升燃料效率、空气动力学、速度和重量负载。
此次研究成果意义重大,因为在热机械加工和应用过程中,由于轻质镁容易变形,因而镁合金无法大规模地替代钢。同时,其他合金如铝和钛也是如此。
蒙纳士大学材料科学和工程系聂建峰教授表示:“轻质镁具有巨大的节能和环保应用潜力,但是此类材料的偏析容易受到电子束的伤害。当溶质原子偏析成为单个原子柱时,会影响到镁制品的成形性、变形性能和抗压强度。”
但是我们证明,在较低的电子加速电压(120 kV)下,而不是常用的300 kV电压下,能够利用具备原子分辨率的X射线图来解决该难题。此外,我们进一步发现,新型偏析模式将边界钉扎效应提高了30多倍,而且孪晶迁移的机制也从普遍接受的模式转为新模式。
研究人员在研究中使用了由钕和银组成的镁合金,该合金在室温和高温下的机械性能都非常优越。研究人员发现,当孪晶边界被钕和银填充时,该合金的弹性应变达到极限,而剪切应力显著改善,提高了33倍。银和钕与镁之间的电荷密度得以提升,表明了孪晶间的键合得到增强。当施加外力时,镁被推向钕,同时远离银,因而形成了强度更大、重量更轻的合金。
聂教授表示:“我们的研究表明,从原子角度分析具有金属合金(具复杂成分)的溶质偏析的结构和化学性是有可能的。”

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