研究者們通過加熱和快速冷卻的方法制備了一種新的非晶合金,其具有高彈性、高硬度等,在現(xiàn)實(shí)生活中具有極大的應(yīng)用前景。

    工程師們創(chuàng)造了一種具有非一般的化學(xué)結(jié)構(gòu)的新材料,它非常堅(jiān)硬并富有彈性。

    該材料可以承受重壓而不變形 --即使壓力超過其彈性極限,它也不會(huì)斷裂,而是保留其大部分原始強(qiáng)度。這使得它在鉆頭、防彈衣、抵抗流星的衛(wèi)星外殼等很多方面具有極大的應(yīng)用潛力。

    來自南加州大學(xué)、加利佛尼亞圣地亞哥分校大學(xué)和加州理工學(xué)院的研究人員在Scientific Reports上公布了該材料的制備方法,即通過加熱粉末狀的鐵復(fù)合材料到630攝氏度(1166華氏度),然后進(jìn)行快速冷。

    "值得注意的是,新材料在重?fù)舯憩F(xiàn)出良好的性能,這是非常鼓舞人心的,并且這應(yīng)該會(huì)創(chuàng)造很多可研究的領(lǐng)域,"南加州大學(xué)維特比學(xué)院主要作者兼助理教授Veronica Eliasson說。

    由于其非同一般的化學(xué)結(jié)構(gòu)而擁有不均衡的強(qiáng)度、韌性和彈性,被稱為SAM2X5-630的新材料,可以承受任何"大塊非晶合金"(上世紀(jì)60年代被首次合成)的材料的沖擊。

    典型的金屬和金屬合金在原子水平上具有有序的晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)金屬和金屬合金經(jīng)受極端高溫,然后迅速冷卻形成大塊非晶合金,它們凝固時(shí)原子還保留著原來雜亂無章的狀態(tài)。

    一般,非晶合金往往是堅(jiān)固的、抗劃傷、很難斷裂且具有高彈性。一種市售的鋯系BMG強(qiáng)度是鈦的兩倍。

    讓SAM2X5-630脫穎而出的是,它不完全是非晶--只是非晶居多。出于某種原因,制備它確切的時(shí)間和溫度只是多少有一些提示--這似乎是它獨(dú)特性的關(guān)鍵所在。完全相同的鐵復(fù)合材料經(jīng)過略微不同的加熱和冷卻,可產(chǎn)生完全隨機(jī)排列的原子結(jié)構(gòu)。

    "它幾乎沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu),就像晶體,但你要看晶體微小的區(qū)域,"Eliasson說,"我們不知道為什么這些大塊非晶合金中少量的結(jié)晶區(qū)就可以在承受沖擊上起到重大的作用。"

    1.5-1.8毫米厚的SAM2X5-630薄片的彈性極限(在不變形的條件下它可以承受的最大沖擊)范圍是11.76±1.26 GPA。

    作為參考,不銹鋼的彈性極限是0.2 GPA,而碳化鎢(軍事裝甲使用的高強(qiáng)度陶瓷)的是4.5 GPA。這并不是說SAM2X5-630在已知材料中彈性極限最高;鉆石的彈性極限高達(dá)60 GPA,他們只是在許多實(shí)際應(yīng)用中不實(shí)用。

    該研究成果已經(jīng)發(fā)表在Scientific Reports上  
    原文參考地址:--New metallic glass bounces: The secret is to make it almostbut not quiteunstructured

責(zé)任編輯：周婭

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