DoNews8月4日消息（邵忱）一個科學(xué)家團(tuán)隊已經(jīng)3D打印了一種雙相納米結(jié)構(gòu)的高熵合金，其強(qiáng)度和延展性超過了其他最先進(jìn)的增材制造材料。這一突破可以為航空航天、醫(yī)藥、能源和交通領(lǐng)域的應(yīng)用帶來更高性能的部件。這項工作是由馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校和佐治亞理工學(xué)院的研究人員完成的。它由馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校機(jī)械和工業(yè)工程副教授陳文和佐治亞理工學(xué)院機(jī)械工程教授朱挺領(lǐng)導(dǎo)，于8月3日發(fā)表在《自然》雜志上。
在過去的15年里，高熵合金（HEAs）作為材料科學(xué)的一種新范式已經(jīng)越來越受歡迎。它們由五種或更多的元素以近乎相等的比例組成，為合金設(shè)計提供了創(chuàng)造近乎無限的獨(dú)特組合的能力。傳統(tǒng)的合金，如黃銅、不銹鋼、碳鋼和青銅，包含一種主要元素與一種或多種微量元素的組合。
3D打印，也被稱為增材制造，最近作為一種強(qiáng)大的材料開發(fā)方法而出現(xiàn)。基于激光的3D打印可以產(chǎn)生大的溫度梯度和高的冷卻速率，這是傳統(tǒng)途徑所不能達(dá)到的。然而，“利用增材制造和HEA的綜合優(yōu)勢來實(shí)現(xiàn)新特性的潛力在很大程度上仍未被開發(fā)，”朱挺說。
佐治亞理工學(xué)院的朱挺小組領(lǐng)導(dǎo)了這項研究的計算模型。他們開發(fā)了雙相晶體塑性計算模型，以了解FCC和BCC納米顆粒所發(fā)揮的機(jī)械作用，以及它們?nèi)绾喂餐饔?，使材料增加?qiáng)度和延展性。
“我們的模擬結(jié)果顯示，BCC納米顆粒的強(qiáng)度和硬化反應(yīng)令人驚訝，這對于實(shí)現(xiàn)我們合金出色的強(qiáng)度和延展性協(xié)同作用非常關(guān)鍵?！敝焱φf：“這種機(jī)理上的理解為指導(dǎo)未來開發(fā)具有特殊機(jī)械性能的3D打印HEA提供了一個重要的基礎(chǔ)?！?/p>
此外，3D打印提供了一個強(qiáng)大的工具來制造幾何上復(fù)雜和定制的零件。在未來，利用3D打印技術(shù)和HEA的巨大合金設(shè)計空間，為直接生產(chǎn)生物醫(yī)學(xué)和航空航天應(yīng)用的終端部件提供了大量的機(jī)會。
