科学家发现强度与钢媲美的铝合金

2010-9-10 11:01 来源: 中国科学院
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  据美国物理学家组织网9月8日报道,一个国际研究团队发现了一种超强度铝合金,其强度可与钢材媲美,可用于航空航天、交通和建筑材料设计等领域。研究论文发表在《自然通讯》上。

  这种合金的强度比以往的结晶金属还要高,科研人员利用澳大利亚显微镜与微量分析研究中心(AMMRF)的高端显微镜,检测了它的微观结构和性能。

  利用X光断层摄影术进行的原子探测分析表明,该铝合金的最小结构是一种锯齿状结晶,每个小齿的直径仅为几十纳米,沿着锯齿之间清晰的分界线,周围簇集堆积着溶质原子。

  AMMRF的彼得·利迪科特博士解释说,高强度源于两个因素。首先,锯齿内部合金元素的排列方式增加了错位容纳的能力,锯齿越小,材料性能越强。其次,锯齿之间的簇集原子限制了纳米晶体的生长,增加了锯齿的紧合性,能减少脆化和断裂。此外,研究人员还开发出了最新的原子方法,专门用于检验纳米尺度的晶体。

  美国北卡罗莱纳大学的材料学教授朱云天(音译)说,由于该合金在不同的纳米水平互相结合形成了一种层级结构,使它们变得超强而且具有延展性,能抵抗很大压力而不易断。更重要的是,这种纳米结构的制造技术可以在多种金属上推广。

  既要最轻,又要最强,开发新型轻合金在航空航天、交通运输和建筑方面都非常有用。研究人员表示,这种铝合金可用于设计高性能汽车和更加安全的飞机。目前,该小组正与美国国防部开展合作,研制装甲用的镁合金,镁是一种比铝还轻的金属元素。

  该项目由美国北卡罗莱纳大学和加州大学、澳大利亚悉尼大学、俄罗斯国立乌法航空技术大学等国家的科研人员共同领导,目的是从原子水平理解并改良合金的属性及结构。