的研究人员麻省理工学院(MIT),西安交通大学和卡内基梅隆大学的人发现,当纳米金属块在少量多次拉伸,材料可以加强晶体缺陷消除。这种新工艺被称为“循环治疗。”
这张照片显示突然de-pinning和de-stabilization线缺陷由于反复循环荷载。图(a)展示了进化的名义拉应力在两个装卸周期。数据(b) (f)仍然从一个视频帧,对应于应力状态标记为(a),其中白色虚线代表原始缺陷位置、颜色的虚线代表循环荷载的改变位置。拉伸的方向伸展是箭头所示图(c)和(e)。图片:Zhangjie Wang给山、明刀,题名为
当金属弯曲反复在同一个地方,材料会变得软弱,因金属疲劳断裂。金属部件进行反复应力时,可能会因金属疲劳损坏。
“虽然金属疲劳也已经有了很广泛的研究在大卷的材料,几乎没有对在原子尺度的理解,“亚博网站下载道说,首席研究科学家在麻省理工学院材料科学与工程系。亚博网站下载亚博老虎机网登录
研究小组决定使用透射电子显微镜研究了量子变化发生在小的晶体缺陷,单一、铝晶体碎片。微观结构缺陷也被称为“混乱。”研究人员试图消除或减少微观结构缺陷使用循环变形的小振幅不依赖常用heat-based退火过程。
重复时,金属的小位移推动这些混乱中的位置,他们被困在晶体。这些混乱是吸引到表面的小水晶展示了高表面体积比。此外,能源存储在金属由于缺陷也可以减少。“最终,这些缺陷可以驱动所有的表面,“刀说。
温柔,重复“摇晃”的混乱可能免费的材料,并提高材料的强度。这个过程是完全相反的观察到较大的金属晶体。在大晶体,反复拉伸导致缺陷密度的增加,裂纹的形成。
创新过程开发的团队可以帮助制造强大的零部件各种纳米技术应用,包括纳米机器人,nanoelectromechanical系统和机械的纳米传感器。
“这项工作展示了循环变形,在一定控制条件下,可能导致缺陷的去除晶体的体积小,”苏雷什说,卡内基梅隆大学的总统和名誉教授材料科学与工程和前麻省理工学院工程学院院长。亚博网站下载亚博老虎机网登录“除了指出这些机制的循环变形可能非常不同于在大量材料,这工作也提供了新途径,消除缺陷晶体不需要热处理或形状改变。”亚博网站下载
朱莉娅•格里尔教授材料科学、力学、医学工程在加州理工学院亚博网站下载,没有参亚博老虎机网登录与这项工作,他说,虽然通过变形已基本消除缺陷的现象,“新来的是,作者证明了可以通过进行周期性变形,引起这一现象不可塑性变化的形状金属然而,消除了缺陷,因此需要更大的力量应用于变形/失败。最后你会得到一个更原始的金属,它包含几乎没有缺陷,因为它非常强烈。”
这项研究的论文已经发表在《美国国家科学院院刊》上。亚博老虎机网登录
论文的合著者是麻省理工学院的明刀、李;卡内基梅隆大学的题名为;给山西安交通大学;约翰霍普金斯大学的研究人员,从中国和其他国家。
美国国家科学基金会,美国能亚博老虎机网登录源部,中国的973个项目,会研究和技术联盟支持这项研究。