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艾姆斯实验室可预测高熵合金元素的出现范围
2018-05-15
【据美国艾姆斯实验室2018年5月报道】美国能源部的艾姆斯实验室开发了一种计算分析方法,可以帮助预测尚未制成的高性能合金的成分和性能。
高熵合金由四种或四种以上的元素组成,因其具有结构简单、在很宽的温度范围内具有出色的机械性能、更好的抗氧化性或耐腐蚀性而备受追捧。高熵合金的发展可能会提升喷气式发动机的性能和燃油效率,以及极端环境下使用的机械部件在其他工业领域的应用。
艾姆斯实验室科学家和计算理论学家杜恩•约翰逊表示,在传统材料设计上,人们所做的事情主要是针对已知材料进行细节微调,因为即使是合金成分中的微小变化,也会导致其性能发生重大变化。但这意味着仍然存在很多未被发现的材料领域,尤其是在由四种或更多元素组成的合金。
鉴于可能形成高熵合金的成分组合数量庞大,网络彩票什么时候恢复:科研人员们很难知道究竟可以从哪里找到新型高熵合金。不仅如此,高熵合金非常难以制造,需要使用昂贵的材料和特殊加工技术。即使如此,在实验室中的尝试也不能保证理论上可能形成的化合物,在实际制备过程中可以形成,更不用说潜在应用了。
约翰逊表示,开启上述工作最好的方法,就是告诉科研人员从哪里可以找到想要的元素或成分。利用高通量计算方法,科研人员使用了一种独特的电子结构方法,预测任意组合高熵合金的性质,同时评估它们在简单结构中形成固溶体的能力,原子的排序、化学稳定性以及在不同温度下的机械性能。
约翰逊表示,这种计算方法回答了很多问题,其中最重要的一个问题就是“在高熵合金的研发中,某一区域或某一类的元素是否值得继续研究?”。利用这种方法,科研人员可以缩小多组分材料系统的设计空间,并围绕最有前景的材料区域进行研究和开发进行调整。
这项研究在Prashant Singh,Aayush Sharma,A.V. Smirnov,Mouhamad S. Diallo,Pratik K. Ray,Ganesh Balasubramanian和Duane D. Johnson撰写的论文《高强度难熔复合固溶合金的设计》中进一步讨论,并发表在npj计算材料学中。(中国航空工业发展研究中心 陈济桁)

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