工程师从碳化物纳米粒子开发新的轻质金属 2017-05-05 12:23:10

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左边是一个变形的纯金属样品;在右边,由镁和碳化硅纳米颗粒制成的强新金属每个中心微柱约4微米使用注入密集碳化硅纳米颗粒的镁,加州大学洛杉矶分校的工程师开发出一种特别坚固和轻质的金属,可用于飞机,汽车,移动电子产品及其他更多由加州大学洛杉矶分校Henry Samueli工程与应用科学学院的研究人员领导的团队创​​造了一种超强而轻质的结构金属,具有极高的比强度和模量,或刚度 - 重量比

新金属是由镁填充,密集均匀分散的陶瓷碳化硅纳米粒子可用于制造更轻的飞机,航天器和汽车,有助于提高燃油效率,以及移动电子和生物医学设备创造超强但是轻质金属,该团队发现了一种分散和稳定熔融金属中纳米颗粒的新方法lso开发了一种可扩展的制造方法,可以为更高性能的轻质金属铺平道路研究发表在Nature上“有人提出纳米粒子可以真正提高金属的强度而不损害它们的可塑性,尤其是镁等轻金属,但是没有迄今为止,团体已经能够将陶瓷纳米粒子分散在熔融金属中,“研究的首席研究员李晓春和加州大学洛杉矶分校制造工程雷神教授说道

”通过物理和材料加工的注入,我们的方法为新的方法铺平了道路

通过均匀地注入致密的纳米颗粒来提高金属的性能,以满足当今社会的能源和可持续性挑战,提高许多不同种类金属的性能“结构金属是承重金属;它们用于建筑物和车辆镁,仅为铝密度的三分之二,是最轻的结构金属碳化硅是一种常用于工业切削刀片的超硬陶瓷研究人员注入大量碳化硅的技术小于100纳米的镁颗粒在高温下增加了显着的强度,刚度,可塑性和耐久性研究人员的新型碳化硅注入镁表现出创纪录的比强度 - 材料在断裂前可承受的重量 - 和比模量 - 材料的刚度 - 重量比它在高温下也表现出优异的稳定性陶瓷颗粒长期以来被认为是使金属更强的潜在方法然而,对于微尺度陶瓷颗粒,输注过程导致可塑性纳米级颗粒的损失,相比之下,可以在保持甚至改善的同时增强力量虽然可塑性但纳米级陶瓷颗粒倾向于聚集在一起而不是均匀分散,因为小颗粒相互吸引的趋势为了解决这个问题,研究人员将颗粒分散到熔融的镁锌合金中

新发现的纳米颗粒分散体依赖于粒子运动中的动能这可以稳定粒子的分散并防止结块为了进一步提高新金属的强度,研究人员使用了一种称为高压扭转的技术来压缩它“我们迄今为止获得的结果只是划伤表面新型金属(更准确地称为金属纳米复合材料)含有大约14%的碳化硅纳米粒子和86%的镁

研究人员指出,镁是一种丰富的资源,并且是具有革命性质和功能的新型金属的宝藏

扩大使用范围不会对环境造成损害呃的主要作者是陈连义,他在加州大学洛杉矶分校的李氏实验室担任博士后研究员

陈现在是密苏里科技大学机械和航空航天工程的助理教授

该论文来自加州大学洛杉矶分校的其他作者包括贾 - Quan Xu,材料科学与工程专业的研究生; Marta Pozuelo,助理开发工程师;和Jenn-Ming Yang,材料科学与工程教授 该论文的其他作者是克莱门森大学的Hongseok Choi;马小龙,北卡罗来纳州立大学;明尼阿波利斯Hysitron公司的Sanjit Bhowmick;加州大学河滨分校的Suveen Mathaudhu研究部分由国家标准与技术研究所出版:陈连义等,“含有致密均匀分散纳米粒子的镁的加工和性质”,Nature 528,539- 543(2015年12月24日)doi:101038 / nature16445来源:Matthew Chin,加州大学洛杉矶分校新闻室