美國北卡羅萊納州立大學(xué)研究人員開發(fā)出一種新顯微技術(shù)，能實(shí)時(shí)跟蹤1000℃高溫和2吉帕斯卡應(yīng)力下金屬或其他材料微觀結(jié)構(gòu)的變化情況。這一技術(shù)將有助于推動材料蠕變研究，促進(jìn)用于極端環(huán)境的高性能材料研發(fā)。

任何固體材料在應(yīng)力影響下，隨著時(shí)間推移都會出現(xiàn)緩慢但永久性的微小形變，這種現(xiàn)象被稱為蠕變。當(dāng)材料長時(shí)間處于加熱狀態(tài)或高負(fù)載情況下，蠕變會變得更劇烈。對于新型高性能材料，尤其用于極端環(huán)境中的高性能材料研發(fā)來說，蠕變研究至關(guān)重要。

在新研究中，北卡羅萊納州立大學(xué)機(jī)械與航空航天工程教授艾福薩那·拉比率領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)，在美國能源部和英國研究創(chuàng)新機(jī)構(gòu)的支持下，開發(fā)出原位掃描電鏡（SEM）加熱加載裝置，可以實(shí)時(shí)觀測材料在高至1000℃的溫度和2吉帕斯卡的應(yīng)力下所發(fā)生的微觀結(jié)構(gòu)變化，如材料裂縫的形成和生長過程、材料失效過程中微結(jié)構(gòu)變形的情況等，這對于了解材料在不同負(fù)載和溫度條件下的特性及其行為非常有價(jià)值。

研究團(tuán)隊(duì)利用該裝置對709合金樣品在750℃下的“蠕變—疲勞”情況進(jìn)行了測試，并在最新一期《材料科學(xué)與工程：A》雜志上發(fā)表論文介紹了相關(guān)測試結(jié)果。709合金耐高溫，耐腐蝕，是一種極具應(yīng)用潛力的合金材料，可用于制造核電站的結(jié)構(gòu)部件。

拉比指出，如果沒有新技術(shù)，要跟蹤709合金在“蠕變—疲勞”測試過程中微觀結(jié)構(gòu)的演變并模擬其在核反應(yīng)堆使用多年后的情況是不可能的。在提供卓越的觀測能力的同時(shí)，新技術(shù)還大大節(jié)省了評估材料性能所需的時(shí)間和材料數(shù)量，這對于新材料，尤其是被設(shè)計(jì)用于極端環(huán)境的高性能材料研發(fā)來說是一個(gè)重大進(jìn)步。