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机械工程学院王建国教授共同一作在《Nature》发表最新研究成果:发现超弹抗极温高熵艾林瓦合金

  • 发布单位:机械工程学院
  • 发布时间:2022-02-13
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近日,vnsc威尼斯城官网登入-9778818威尼斯官网机械工程学院非晶合金成形制造工程研究中心王建国教授与香港城市大学杨勇教授团队等合作,在一种五元合金体系中发现了一种新的艾林瓦效应(Elinvar effect)的机制,为人们认识、研究和利用这类材料提供了一个全新的视角。2月9日,该项研究工作在线发表在国际顶级期刊《Nature》,王建国教授为共同一作,vnsc威尼斯城官网登入-9778818威尼斯官网为第二完成单位。

绝大部分材料的弹性模量会随着温度的上升而下降,也就是日常生活中人们熟知的“热软化”。但是有些材料的弹性模量在一定的温度范围内能够保持不变,甚至略微上升,这种现象以“弹性不变”(elasticity invariable)被命名为“艾林瓦”效应(elinvar effect)。瑞士物理学家查尔斯·爱德华·纪尧姆由于在艾林瓦合金方面的显著工作而获得1920年诺贝尔物理学奖。艾林瓦效应起源的微观物理机制有两种:相变和弹性各向异性。在一些合金体系中,沿着不同晶向弹性模量的温度系数有明显不同,而材料中大量晶粒的取向杂乱无章,因此彼此抵消,也会表现出艾林瓦效应。不过,这些材料中艾林瓦效应出现的温度区间通常较窄,一般小于100 K,因此材料使用的温度范围非常受限。

研究人员在五元合金Co25Ni25(HfTiZr)50(at.%)中发现了艾林瓦效应,而且该合金中的艾林瓦效应有600 K左右的超宽温度范围,该合金体系不但显示了一种不同于以往人们所认识的任簐nsc威尼斯城官网登入恢职滞咝вΦ奈锢砘疲乙彩且恢纸刂聊壳鞍滞咝вΥ嬖谖露确段ё羁淼男滦秃辖稹

由于存在严重晶格畸变,该合金的位错运动受到高能量势垒的阻碍进而表现出极高的弹性极限和非常低的能量耗散。由于超弹性和极端温度条件下的弹性模量稳定性,该合金可以应用于服役温度极宽的高精度设备中,如精密仪器、光电子器件、深空探测的等领域。

该项工作受到国家自然科学基金委(52071081)、广东省科技厅(2019B030302010)和vnsc威尼斯城官网登入(216112008)资助。

(论文原文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-021-04309-1)

(撰稿:王建国;一审:孙振忠;二审:胡娜玲;三审:郭建文)

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