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科学家利用“疲劳失效法”将铝合金疲劳寿命延长25倍
送交者: hgao[♂★★★★声望勋衔18★★★★♂] 于 2020-10-19 22:51 已读 1509 次  

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据外媒报道,当涉及到车辆制造的时候,铝提供了非常理想的特点--轻质和耐腐蚀。然而,它也可能会遇到一些麻烦,像反复、交替的压力就会让它的弱点显现出来。这里不妨想象一下,如果反复弯曲回形针,最终它会出现断裂。为此,澳大利亚科学家提出了一种解决方案--所谓的“疲劳失效”法,即通过修改铝合金的微观结构使其能自行修复这些弱点。


来自莫纳什大学、领导这项研究的Christopher Hutchinson教授指出:“80%的工程合金失效都是由于疲劳。疲劳是由交替应力引起的一种失效,这在制造业和工程行业中是一件大事。”

Hutchinson及其团队所进行的这项研究是此类研究中的第一次,其重点研究了被称为无沉淀带(PFZs)的疲劳的潜在原因。这些薄弱环节是通过交替应力在铝合金中形成的,一开始只是微小的塑性点,然后会在最终使材料破裂之前形成裂缝。

Hutchinson和他的工程师团队试图通过利用在交替应力中产生的机械能来干预这一过程的早期阶段。更具体点来说,该团队想出了一种方法来捕获应力作用于材料时形成的新粒子,然后利用这些粒子来加强薄弱环节从而显著推迟裂缝的出现。

这是通过一个“训练”过程来实现的,该过程模仿了材料上的张力,需要要重复几百次。这样做的好处是能在薄弱区域拥有更高浓度的细颗粒从而提高材料的屈服和抗拉强度,然后在操作过程中可以实现自我愈合。

研究人员表示,用这种方法修改起始组织可以显著提高铝合金的疲劳寿命。另外他们还指出,高强度铝合金的疲劳强度很低,但它们获得的好处却最多,其疲劳寿命可以延长25倍。

相关研究报告已发表在《Nature Communications》上。

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