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普通钢材也能具备巨大的抗冲击性能——美国的晶体结构调整技术

 路与坚持 2016-05-08


导读近年来,越来越多的铁产品被性能更为优异的合金钢所取代。近期,美国一研究团队成功研发出一种新型的合金钢。该产品在生产成本上比同用途的合金钢产品更具有竞争力,且同时大大提高了产品的脆性。研究团队相信,这种新的合金钢产品能够完全打入从汽车到航天器的用钢领域。




该研发团队是由加州大学圣地亚哥分校,南加州大学(USC)和加州理工大学(CIT)组成的多学科综合研究小组,通过使用金属玻璃基复合材料(MGMC)来代替钢中晶间结构的原子成功研制出一种新的非晶态金属,命名为“SAM2X5-630”。试验中,这种新的材料在受到高压冲击时,拥有着令人难以置信的韧性。并且能恢复原状,而不会出现普通金属在受到冲击后,折弯或是撕裂的情况。


视频:SAM2X5-630下降测试(左边),右边为普通钢产品


研究表明,新型合金金属在承受超过12.5Kmpa(大约125000个大气压)的情况下,不会出现永久变形。这是目前所有合金钢的弹性极限记录。USC的研究人员还以500-1300m/s的速度将34mm的铜板射击到金属样品上进行测试。结果显示,金属样品只是在最初有轻微变形,但随后迅速恢复原状。


南加州航空机械学院的Veronica Eliasson教授表示:“这一高冲击负荷下的实验结果非常令人激动,这将会为未来的研究提供大量的机会”


以SAM2X5-630为例,通过添加混合的金属粉末MGMC使得加热时获得特殊的硬度;固体成型过程是通过火花等离子体烧结来实现,粉末被放置在一个石墨模具中加压到100Mpa 然后加热到630℃,并接上10000A的电流。研究团队表明,这项技术可以省去很多时间和节约能源。




加州大学圣地亚哥分校Olivia Graeve教授表示:“通过这项技术,工厂只需花费几分钟设定好参数,几个小时内就可以获得产品了。因为这些材料被设计成能抵抗极端环境,所以你也可以在极端环境中来生产它们”


这项技术的后续研究旨在提高产品的冲击性能,研究团队坚信,新金属的高弹性将会用在国家机密的卫星上,以用来抗击微小陨石的冲击;军事用途上,可以用来制造盔甲,当受到攻击时,能够迅速反弹。另外还可以制造日常生活中所用到的不易折弯的钻头。

 

最近这项研究的结果已经发表在《自然》杂志上了。


来源:检验在线授权。今日编辑:SARS

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