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金属间化合物可能是更快的喷气机和更高效的汽车引擎的关键。但是这些耐热的轻质化合物让科学家们困惑了几十年。为什么会有这么多的人这么容易崩溃?来自布朗大学、橡树岭国家实验室和UES公司的一个团队使用世界上最强大的电子显微镜首次观察到原子细节，这可能为最常见的金属间化合物类别提供答案。他们的研究结果发表在最新一期的《科学》杂志上，这可能会为新材料的商业用途打开大门。亚博网站下载亚博老虎机网登录 金属间金属间可以承受灼热的热量，并且通常轻巧。这些物业涉及航空航天，防御，能源和汽车行业，这些产品正在尝试这类材料，希望能够建设高性能喷射发动机，改进的火箭电机和导弹组件，更高效的汽轮机和更好的汽车发动机阀门。亚博网站下载 然而，许多金属间化合物很容易断裂。这些化合物在高温下通常比简单金属强。然而，它们在室温下几乎和陶瓷一样易碎。这种脆弱性限制了它们的商业用途。 但为什么大多数金属间化合物会碎裂呢?如何预防呢? 在《科学》杂志的一份新报告中，来自布朗亚博老虎机网登录大学、橡树岭国家实验室和UES公司的研究人员首次详细描述了Laves相——最常见的金属间化合物类的原子排列。他们的发现可能是解释某些化合物脆性起源的第一步。 “人们早就知道，当外力作用于材料时，位错或晶体缺陷会移动。布朗大学的工程教授Sharvan Kumar说，他已经研究Laves相超过十年了。“在具有亚博网站下载复杂晶体结构的材料中，如Laves相，围绕这些缺陷的原子排列，以及这些缺陷如何移动，还没有得到很好的理解。”
在20世纪50年代，人们提出了一个叫做“同步剪切”的概念，来解释这种缺陷在许多复杂结构中是如何运动的。根据该理论，这种运动是通过两个相邻原子层中的原子的协调移动来完成的。这种同步运动对于防止同一层原子与相邻层原子发生碰撞是必要的。 但是因为原子如此紧密地用复杂结构的化合物包装，因为它们在Laves阶段，这一理论永远不会被证明。没有足够强大的显微镜，以清楚地显示原子的表现方式。 橡树岭国家实验室的研究员马修·奇泽姆(Matthew Chisholm)说。Chisholm使用独特的z衬度扫描透射电子显微镜(STEM)来研究材料中的缺陷。亚博网站下载这台显微镜最近配备了像差校正系统，可以校正电子透镜的缺陷所产生的误差。该系统使显微镜的分辨能力提高了一倍，使其成为地球上最强大的电子显微镜。 即使在测试材料中的原子 - 疏浚阶段CR2HF - 距离距离小于1米的距离，显微镜也会产生整洁柱排列的原子清晰的图像。科学家将剪切材料放入显微镜中，看到缺陷并分析它们。 “与直接Z-对比度成像结合的像差校正产生了研究未知缺陷结构的理想技术，”Chisholm表示。“由此产生的图像清楚地显示了第一次，即在简单金属的多年研究中建立的已接受的脱位模型不适用于这种更复杂的材料。” 协调项目的Kumar表示，仔细检查证实，同步性确实发生。“这是一个科学的第一个，”他说。亚博老虎机网登录 在Laves相的情况下，理解缺陷结构是重要的。有了这些知识，材料科学家们也许能够找到增强亚博网站下载它们运动的方法，并创造出抗破碎的金属间化合物。 这项研究说明了Oak Ridge的STEM在研究各种晶体结构和缺陷方面的用途。这一发现可应用于具有其他复杂结构的材料，如其他类别的金属间化合物以亚博网站下载及陶瓷、无机盐等。 UES公司是一家位于俄亥俄州代顿的材料科学研究和开发公司，其已故的Peter Ha亚博网站下载zzle亚博老虎机网登录dine帮助分析和解释了实验结果。哈兹勒丁是位错理论的主要权威。 美国能源部基本能源科技厅，国家科学基金会赞助的材料研究科学与工程中心，以及美国空军研究实验室资助了这项工作。亚博网站下载亚博老虎机网登录 |