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发现可能导致新的抗裂金属合金

发布时间:2018-05-15

em亚利桑那州立大学研究人员的一项新发现指出了设计具有不同微观结构的抗裂金属合金的方法。 / em

有时,以最小规模查看某些内容可以解决大问题。

最近对纳米和原子尺度的金属合金相互作用的研究可能有助于阻止对公共和工业基础设施至关重要的系统失效。

由亚利桑那州立大学材料科学与工程教授Karl Sieradzki领导的研究揭示了运输水,天然气和化石燃料管道中使用的合金中的应力腐蚀开裂的原因以及用于核能的部件的新知识发电站和飞机的框架。

Sieradzki在ASU的Ira A. Fulton工程学院之一的物质,运输和能源工程学院任教。

他的研究小组的研究成果在6月22日在Nature Materials杂志网站发表的论文“纳米多孔金的电位依赖性动态骨折”上发表。

使用先进的超高速摄影和数字图像相关工具,该团队能够密切观察引发模型银 - 金合金中应力腐蚀断裂的事件,并追踪裂纹发生的速度。

他们测量的裂缝以每秒200米的速度移动,相当于材料中剪切波声速的大约一半。

Sieradzki说,这是一个了不起的结果,因为通常只有脆性材料如玻璃会以这种方式断裂,而金合金是最具延展性的金属之一。

在没有腐蚀性环境的情况下,这些金合金的失败方式与儿童的造型粘土相同,Sieradzki解释说:将滚塑造型的粘土制成圆柱形,并且可以在它缓缓裂开之前将其拉伸约100%。在腐蚀环境中,银会从合金中选择性地溶解,从而形成孔隙(见照片)。如果这种情况在合金受到压力时发生,则材料会失效,就好像它是由玻璃制成的。

这些结果提供了对铝合金,黄铜和不锈钢等金属的应力腐蚀行为的更深入了解,这些金属威胁到重要工程部件和结构的机械完整性。

该团队的发现可以为“设计具有不同微观结构的合金以便材料抵抗这种类型的裂纹提供指导”,Sieradzki说。

该研究得到了能源部基础能源科学计划的资助。

他在Nature Materials论文上的合着者是原ASU材料科学与工程专业研究生:孙绍峰于2013年获得博士学位;陈希英是一名三年级博士生; Nilesh Badwe今年早些时候获得了博士学位。

来源:亚利桑那州立大学

图片:亚利桑那州立大学