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世界上新耐磨合金問世 比高強(qiáng)度鋼耐用100倍

關(guān)鍵詞 耐磨合金 , 鉆石 , 藍(lán)寶石|2018-08-29 09:16:03|來源 網(wǎng)易科技
摘要 據(jù)國外媒體報道,新墨西哥州阿爾伯克基桑迪亞國家實驗室研究人員開發(fā)出一種由90%鉑金和10%黃金組成的耐磨新材料,其堪稱目前最耐磨的金屬合金,比高強(qiáng)度鋼耐用100倍,與自然界中的.....

  據(jù)國外媒體報道,新墨西哥州阿爾伯克基桑迪亞國家實驗室研究人員開發(fā)出一種由90%鉑金和10%黃金組成的耐磨新材料,其堪稱目前最耐磨的金屬合金,比高強(qiáng)度鋼耐用100倍,與自然界中的鉆石以及藍(lán)寶石等材料的耐磨度處于同一級別。研究人員指出,如果一輛汽車的輪胎涂層是由這種材料制成的,那么在磨損到胎面之前,其可以繞地球打磨500圈。

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圖示:桑迪亞國家實驗室材料科學(xué)家邁克爾·錢德羅斯(Michael Chandross)和尼古拉斯·阿吉巴伊(Nicolas Argibay)對新合金進(jìn)行計算機(jī)模擬,并用超高真空摩擦儀對其進(jìn)行磨損測試。

  據(jù)悉,這項研究由美國能源部的國家核安全管理局提供了數(shù)千萬美元的資助。測試結(jié)果于今年6月份發(fā)表在《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)雜志上,科學(xué)家于上周向媒體公布了他們的研究成果。

  這種新型鉑金合金背后的一個關(guān)鍵理論來自于麻省理工學(xué)院(MIT)、多倫多大學(xué)(University of Toronto)等研究機(jī)構(gòu)對黃金驚人耐熱性的研究。

  研究人員從理論上推測,金屬的韌性取決于它對高溫的反應(yīng),而不是硬度。

  “許多開發(fā)出來的傳統(tǒng)合金往往是通過減小顆粒尺寸來增加材料的強(qiáng)度,” 桑迪亞國家實驗室博士后研究員、論文第一作者約翰·庫里(John Curry)在一份聲明中指出。即使如此,在極端壓力和高溫條件下,許多合金會變粗或變軟,在金屬疲勞狀態(tài)下尤為如此。我們發(fā)現(xiàn),我們所開發(fā)的鉑金合金的機(jī)械應(yīng)力和熱穩(wěn)定性都非常好。在摩擦期間,我們沒有觀察到合金的微觀結(jié)構(gòu)在長時間的周期應(yīng)力下有很大的變化。”


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圖示:這種鉑金與黃金組成合金(右圖紅色區(qū)域)的耐磨度接近于自然界中的鉆石以及藍(lán)寶石等超硬材料。

  為了證實這種合金的耐熱性和耐摩性,桑迪亞國家實驗室研究小組對其進(jìn)行了嚴(yán)格的循環(huán)退火測試,這是一種在冶金過程中用來改變材料性能的加熱過程。在超高真空中,合金在500攝氏度的高溫下暴露一整天,然后再應(yīng)用于各種摩擦和磨損實驗。合金微小的單個顆粒并

  “在很大程度上我們依賴于麻省理工學(xué)院克里斯·舒(Chris Shuh)團(tuán)隊的工作,”材料科學(xué)家尼古拉斯·阿吉巴伊(Nicolas Argibay)表示。“他們花了幾年時間試圖理解晶粒變化和微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的熱力學(xué)模型。在桑迪亞,我們一直在進(jìn)行類似的對齊建模工作來理解材料的磨損程度。”

  “如果你了解我們的開發(fā)工作,你可以從克里斯的熱穩(wěn)定性模型中推斷出像這樣的合金應(yīng)該具有非常好的耐磨性。”

  “我們之所以選擇鉑金和黃金,因為我們在桑迪亞非常關(guān)注電子元氣件,” 阿吉巴伊表示。“手機(jī)插件、電腦、衛(wèi)星集電環(huán)以及飛機(jī)和宇宙飛船上傳輸電力的部件都可以使用合金。它們是彼此連接的插件,既要經(jīng)受磨損和撕裂,也需要傳導(dǎo)電流。”

  沒有發(fā)生變形——沒有證據(jù)表明它們相互融化形成更大的納米晶粒,或分裂成更小的晶粒,或者在根本上改變了它們的基本結(jié)構(gòu)。

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