金属延伸性革命性新发现

在近100年，科学家认为他们了解了关于金属弯曲的一切。

他们错了。

威斯康星大学 - 麦迪逊材料的材料科学与工程研究人员表明，毕竟金属弯曲规则并不是那么艰难而快速。他们在8月9日描述了他们的研究结果。

他们令人惊讶的发现不仅是关于金属变形的先前概念，而且可以帮助指导创造更强，更耐用的材料。

“这为材料设计创造了新的机会，”UW-Memison材料科学与工程教授Izabela Szlufarska说。“它添加了另一个参数，我们可以控制以实现强度和延性。”

延展性是金属弯曲的能力。大多数提高金属强度的方法以牺牲柔韧性为代价 - 随着金属变得更耐弯曲，它们更可能在压力下破裂。

然而，研究人员的弯曲机制可能允许工程师加强材料而不冒着骨折的风险。

这是对美国陆军特别兴趣的进步，这迫切需要坚强和耐用的材料，以便在战斗区中保持部队安全。

Izabela Szlufarska教授和博士后学者洪良张审查了实验室中的数据，在那里他们在弯曲过程中观察到特定材料的内部结构转变，以一种全新的金属。照片：SAM百万织布工

“Szlufarska教授已经开辟了一个完全新的结构材料加工和设计探索，”美国军队战斗能力发展指挥陆军研究实验室的陆军研究办公室迈克尔巴卡，综合和加工方案经理。“通过制作这种高影响力的发现，Szlufarska教授可能为开发新一代先进的结构材料而奠定了技术基础，这些材料最终可能在未来的军队设备和车辆中使用。”

工程师通常通过诸如冷的工作或退火等技术操纵金属的强度，这通过称为位错的小，但重要的结构不规则施加它们的效果。

“金属社区中的每个人都知道错位是至关重要的，”Szlufarska说。

这是自1934年以来一直在举行的真实性，当三位研究人员独立意识到脱位解释了一个古老的悖论：金属比其分子结构更容易弯曲 - 通常采取定期重复三维网格的形式 - 建议。

脱臼是金属的含有良好有序的晶格中的微小不规则性。它们从轻微的不匹配中出现 - 将书的页面图片图片为原子的行，并想象在某人插入书签的位置，整齐的纸张堆叠变得如此略微扭曲。

研究人员对美国军队的新机制对美国军队进行了特别的兴趣，这迫切需要强大和耐用的材料，以便在战斗区中保持部队安全。

正常金属弯曲，因为脱位能够移动，允许材料在其晶格内的每一个键相同而不撕开其晶格内的物质。

强化技术通常限制错位的运动。因此，当Szlufarska及其同事发现，即使将其脱位锁定到位时，Szlufarska和Cobalt的材料钐含有金属间弯曲，它也是如此震惊。

“据信，如果脱位单位罕见，金属材料将本质上脆弱，”Szlufarska实验室的宁波工业技术研究所在中国宁波工业技术研究所工作的前职员科学家Hubin Luo说。“然而，我们最近的研究表明，即使在不存在脱位单时，也可以通过大量塑性变形。”

相反，弯曲钐钴引起窄带形成晶格内，其中分子在其余的金属中具有自由形状的“无定形”配置而不是常规的网格状结构。

那些无定形的乐队允许金属弯曲。

“这几乎像润滑，”Szlufarska说。“我们在模拟中预测了这一点，我们还在我们的变形研究和透射电子显微镜实验中看到了无定形剪切带。”

“Szlufarska教授已经开辟了一个全新的结构材料加工和设计探索。” - 迈克尔贝拉斯

计算模拟和实验研究的组合对于解释令人困惑的结果至关重要，这就是为什么Szlufarska和她的小组特别适合破解谜团。

“经常更容易开展理论模拟以解释现有的实验结果，”UW-Madison博士博士学者洪凉张说。“在这里，我们首先理论上预测了剪切带的存在及其在钐钴中的可塑性的作用;这些是完全令人惊讶的现象。然后，我们通过许多不同类型的实验进行了实验证实了这些结果来测试我们的理论，并确保预测的现象本质上可以观察到。“

研究人员计划寻找可能以这种特殊的方式弯曲的其他材料。最终，他们希望利用该现象来调整材料的力量，以实现强度和灵活性。

“这可能会改变您寻找优化材料属性的方式，”Szlufarska说。“我们知道它是不同的，我们知道它是新的，我们认为我们可以使用它。”