Fig. 1 Hierarkiskt arrangerad fiskbensmikrostruktur. (A till C) Konventionellt gjutet EHEA fungerar här som referensmaterial. (A) SEM tillbakaspridd elektronbild. (B) Elektron tillbakaspridningsdiffraktion (EBSD) faskarta (vänster) och invers polfigur (IPF) karta (höger). (C) Schematiskt diagram. (D till I) Den riktade stelnade EHEA med en hierarkisk fiskbensmikrostruktur. De svarta pilarna i (D) och (E) indikerar DS-riktningen, och även dragbelastningsriktningen i fig. 2A. (D) SEM-backscatter-elektronbild som visar att mikrostrukturen består av kolumnära korn. Korngränser är markerade med svarta streckade linjer. (E) Förstorade EBSD-fas- och IPF-kartor som visar pelarkornet bestående av AEC och BEC. Svarta heldragna och streckade linjer markerar korn- och kolonigränser, respektive. [(F) och (I)] Schematiskt diagram över fiskbensstruktur och dess bildningsprincip, respektive. (G) HAADF-STEM-bild och relaterade SAED-mönster av B2- och L12-faser. HAADF-STEM-bilden visar rena dubbelfasiga lameller utan tecken på nanoutfällningar eller andra faser, som också anges i (F). (H) SHE-XRD av B2 och L12 faser. Kredit:DOI:10.1126/science.abf6986
Ett team av forskare knutna till flera institutioner i Kina, USA och Tyskland har skapat en tvåfaslegering som har visat sig vara extremt motståndskraftig mot sprickbildning. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskap , gruppen beskriver sin legering, varför den är så motståndskraftig mot brott och möjliga användningsområden för den. Xianghai An, med University of Sydney, har publicerat ett perspektiv i samma tidskriftsnummer som beskriver nya strategier för att utveckla legeringar för nya ändamål och det arbete som gjorts av teamet i denna nya ansträngning.
Som An noterar, efterfrågan på nya typer av material för nya applikationer har ökat de senaste åren, driva nytt arbete inom utvecklingen av legerade metaller. Kunder letar efter material som är hållbara, formbar, stark och tolerant mot skador. Tyvärr, det finns inga metaller som har alla dessa egenskaper. Rent generellt, kunder måste göra en avvägning, till exempel mellan ett materials förmåga att sträcka sig och dess styrka. För att möta sådana behov, metallurger tar alltmer ett nytt tillvägagångssätt; istället för att börja med en grundläggande metall och lägga till små mängder andra (som att använda järn för att tillverka stål), de börjar med olika mängder olika metaller. När tre eller fler används, de kallas multi-principal element legeringar (MPEA).
I denna nya ansträngning, forskarna har utvecklat en ny typ av MPEA som kallas DS:EHEA, som har "multiscale rumsliga heterogeniteter." Mer specifikt, de använde eutektiska högentropilegeringar (de som smälter och stelnar vid en temperatur som är lägre än deras individuella smältpunkter) för att skapa en dubbelfas strukturerad legering. De fann att en speciell aluminium-järn-kobolt-nickel-legering stelnade i ett fiskbensmikromönster som var mycket motståndskraftigt mot sprickbildning. Det är hemligt, de upptäckte, var i sina hårda och mjuka faser och hur sprickor bildades. De som bildades under den hårda fasen stoppades när de nådde en gräns med en mjuk fas - fiskbenets mikromönster tjänade till att överföra stress. Detta gav den färdiga legeringen inte bara mycket hög motståndskraft mot brott utan en tredubbling av maximal töjning. Forskarna föreslår att deras tillvägagångssätt kan användas i en mängd olika tillämpningar som kräver eutektiska högentropilegeringar.
© 2021 Science X Network
