研究人员开发了一种奇特的量子力学方法来确定金属延展性

发布时间：2023-11-07 11:00:36 所属栏目：外闻来源：转载

导读： 　　一个由美国埃姆斯国家实验室及德州农工大学组成的研究小组，研制出一款可预测材料延伸率的新技术。这种基于量子力学的方法填补了对低成本、高效率、高通量预测技属延展性的需求。该团队

　　一个由美国埃姆斯国家实验室及德州农工大学组成的研究小组，研制出一款可预测材料延伸率的新技术。这种基于量子力学的方法填补了对低成本、高效率、高通量预测技属延展性的需求。该团队证明了其在难熔高熵合金上的有效性。这些都是在高温条件下使用时备受关注的材料，但它们往往在航空航天、聚变反应堆和陆基涡轮机等潜在应用中缺乏所需的延展性。

　　延展性描述了材料能够承受物理应变而不开裂或断裂的能力。根据埃姆斯实验室科学家兼理论设计负责人Prashant Singh介绍，目前还没有可靠的方法来预测金属延展性。此外，在极端条件下进行试错实验既昂贵又耗时。

　　通常模拟原子采用对称的刚性球体方法进行建模。然而，Singh解释说：“在实际材料中，原子大小不同且形状各异。当混合具有不同大小原子的元素时，原子会持续调整以适应固定的空间，内部位移行为会造成局部原子畸变现象。”

　　新的模态分析方法在确定非金属材料相变是非线性的脆性还是韧性时考虑了非线性系统的局部原子畸变。它还扩展了当前方法的能力。Singh谈道：“对于小的成分变化，现有方法在区分韧性和脆性系统方面效率不高。但是，由于我们现在添加了一个之前缺失的量子力学特征，所以新方法可以捕捉到这些不平凡细节。”

　　这种新的高通量测试方法的另一个优点是它的效率。Singh表示：“它可以快速测试数千种材料。速度和容量使得能够预测哪些材料组合值得进行科学实验水平的研究。这减少了通过多次实验发现这些材料所需的时间和资源。”

　　为了确定他们的延展性测试效果如何，埃姆斯实验室科学家欧阳高远（音译）带领团队进行了验证试验。他们对一组预测的难熔高熵合金（RMPEAs）进行了验证测试。RMPEAs是在高温环境中有潜力使用的材料，例如航空推进系统、核反应堆、涡轮机和其他能源应用等领域。

　　通过他们的验证测试，该团队发现，预测的韧性金属在高应力下发生了显著变形，而脆性金属在类似载荷下发生了裂纹。欧阳表示：“这证实了新量子力学方法的稳健性。”并且可以通过改变材料的结构来控制它们的性质。

（编辑：应用网_镇江站长网）

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