美國(guó)橡樹(shù)嶺實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)3D打印合金機(jī)制，為車輛提供更好的輕質(zhì)材料

來(lái)源：蓋世汽車

南極熊獲悉，美國(guó)能源部橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）研究人員在3D打印合金中發(fā)現(xiàn)稱為“負(fù)載改組（load shuffling）”的機(jī)制，可以為車輛設(shè)計(jì)性能更好的輕質(zhì)材料，相關(guān)論文已發(fā)表于期刊《Acta Materialia》。

圖片來(lái)源：ORNL

提高車輛能源效率的一種方法是使用鋁基材料使車輛更輕。當(dāng)ORNL的ACMZ（鋁、銅、錳和鋯）合金的某一種在高溫下承受持續(xù)的機(jī)械應(yīng)力發(fā)生變形時(shí)，研究人員對(duì)該材料進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。

通過(guò)使用中子衍射，研究人員對(duì)材料的原子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，并觀察到整體應(yīng)力被合金的一部分吸收，但在變形過(guò)程中轉(zhuǎn)移到了另一部分。這種來(lái)回改組阻止了某些區(qū)域的強(qiáng)化。

Michi等研究人員稱，盡管體積分?jǐn)?shù)高達(dá)近10%，合金中的主要強(qiáng)化相θ-Al2Cu在蠕變變形期間仍不提供載荷傳遞強(qiáng)化。相反，晶格應(yīng)變演化提出了一種稱之為“負(fù)載改組”的新機(jī)制，其中初始載荷沿著晶界從無(wú)沉淀物區(qū)域轉(zhuǎn)移，而大多數(shù)θ-Al2Cu顆粒位于沉淀強(qiáng)化晶粒內(nèi)部。

盡管缺乏載荷傳遞強(qiáng)化，制造的AM Al-Cu-Mn-Zr合金在300 °C下仍比具有類似成分的鑄造合金具有更高的抗蠕變性。所提出的負(fù)載改組機(jī)制解釋了在300 °C時(shí)觀察到的L12-Al3Zr強(qiáng)化的缺乏，并有助于確定幾種改善AM鋁合金高溫機(jī)械響應(yīng)的策略。

ORNL研究人員Amit Shyam表示：“中子為研究多相結(jié)構(gòu)材料的冶金現(xiàn)象提供了機(jī)會(huì)。我們對(duì)高溫材料的研究有了新的進(jìn)展，因此將能夠設(shè)計(jì)出適用于極端條件的改進(jìn)型鋁合金。”