金属制造中发现的新物理机制

研究人员发现了一种新的物理现象,可以解释为什么金属合金和传统制造的金属中的化学模式永远不能以随机方式混合。虽然科学已经知道这些微小的化学模式在金属合金中存在了数十年,但人们通常认为它们对性能几乎没有影响 [...]

来源:宇宙杂志
金属合金的计算机模拟,其中原子(球体)在位错网络(绿线)下方以微妙的化学图案排列。图片来源:罗德里戈·弗雷塔斯

研究人员发现了一种新的物理现象,可以解释为什么金属合金和传统制造的金属中的化学模式永远不能以随机方式混合。

虽然科学已经知道这些微小的化学模式在金属合金中存在了数十年,但人们通常认为它们对合金的性能几乎没有影响。

金属合金

但最近的研究表明,这些图案可以在实验室环境中改变金属的耐用性、机械性能和辐射耐受性。现在,来自美国麻省理工学院的一个团队已经证明它们也会影响传统制造金属的性能。

金属的耐用性 机械性能 辐射耐受性

研究人员提供了一个简单的模型来预测金属中的这些化学模式,使工程师能够进一步了解金属在航空航天、半导体和核反应等环境中的表现。

“这是第一篇展示金属中保留的非平衡态的论文,”麻省理工学院材料科学与工程系助理教授罗德里戈·弗雷塔斯 (Rodrigo Freitas) 说道。

“目前,我们在制造金属时并未控制或关注这种化学顺序。”

研究团队最初着手研究金属加工过程中元素混合的速度。研究小组希望通过找到金属化学成分完全均匀的点,他们可以设计出具有不同原子序数的简单合金。

然而,随着弗雷塔斯和团队继续观察混合过程,他们意识到合金从未达到完全随机的状态。

“你永远不可能完全随机化金属中的原子。无论你如何处理它,”弗雷塔斯说。

这些发现已发表在《自然通讯》上。