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科学家找到了如何克服超强钢中的疲劳极限天花板
日本研究团队找到了一种令人惊讶的方法,可以使钢反复压力更加艰难。在使用之前,不用削弱金属,而是精心施加“疲劳训练”,这实际上使其更强,使其对裂纹的阻力增加了一倍。这一发现可能会改变用于汽车,飞机和其他苛刻行业的高强度钢的准备。 […]邮政科学家发现了如何克服超强钢的疲劳极限天花板,这首先出现在Knowridge Science报告中。
来源:Knowridge科学报告日本研究团队找到了一种令人惊讶的方法,可以使钢反复压力更加艰难。
使用之前,不用削弱金属,而是在使用前精心施加“疲劳训练”,这实际上使其更强大,使其对裂纹的阻力增加了一倍。
该发现可能会改变如何在汽车,飞机和其他苛刻行业中使用的高强度钢。
这项研究是由美国国家材料科学研究所(NIMS)的科学家领导的,并发表在高级科学上。
高级科学他们的工作着重于冶金中的长期问题,称为“疲劳极限天花板”。
疲劳极限是材料可以一次又一次地不破裂的最大应力水平。
对于大多数钢而言,这种极限随着其拉伸强度(抵抗拉伸)的增加而增加。但是,一旦拉伸强度达到约1.4 gigapascals,疲劳极限就会停止改善。实际上,某些具有极高拉伸强度的钢实际上更有可能在反复压力下破裂。
这迫使制造商使用冷热处理,从而改善疲劳性能,但降低了钢的整体强度。
NIMS团队希望解决这一权衡。他们转向马氏体钢,这是一种广泛使用的高强度钢,通常在实际使用前进行调节。
而不是回火,而是尝试了一些新的东西:将钢通过一系列受控的应力周期进行,这些循环足以“训练”金属,但并不是那么强,但不会引起裂缝。这种效果前训练产生了惊人的影响。
研究人员发现,在非常强的钢中形成裂纹的主要原因是晶粒边界处的弹性应变的不匹配 - 金属内部晶体结构之间的微小边缘。
结果是戏剧性的。马氏菌钢具有1.6吉帕斯卡的拉伸强度 - 正常坐在疲劳极限的天花板上 - 在效率前训练后,疲劳限制的高度是高度的两倍。