盖世汽车讯 据外媒报道，美国能源部（US department of energy）研究人员将几种金属元素结合在一起，制成出名为耐用高熵合金（HEA）的材料。HEA在涉及严重磨损、极端温度、辐射和高应力的领域具有潜在应用价值。

（图片来源：美国能源部）

这些材料可以通过增材制造（AM，通常称为3D打印）来生产，但这通常会导致延展性差。这意味着3D打印的HEA难以成型，并且在应力下无法充分拉伸或弯曲以避免断裂。

现在，研究人员使用基于激光的AM来构建更强劲、更具延展性的HEA。为了深入了解相关的性能提升机制，研究人员采用了中子和X射线散射，以及电子显微镜。

影响

有朝一日，制造行业可以使用更强劲、更容易模塑成型的HEA。为了在这些应用中工作，复杂的轻型HEA部件需要提高耐用性、可靠性和抗断裂性。这将使消费者和行业受益，例如能够生产更安全、更省油的车辆、更强大的产品和更耐用的机械。

此外，基于激光的AM（即通过激光将粉状合金熔化成固体金属形状）具有很高的能源效率，对于制造新型HEA具有吸引力。

概括

基于激光的AM技术可以生产出纳米厚的纳米片层（薄层板）。除了高强度，这些板还具有独特的边缘，可以接受一定程度的滑移（即延展性）。这些板由平均厚度约为150纳米的面心立方（FCC）晶体结构和平均厚度约为65纳米的体心立方（BCC）晶体结构层交替组成。

新型HEA表现出约为1.3吉帕斯卡的高屈服强度，超过最强的钛合金。在相同的屈服强度下，这些HEA还可以提供约14%的延伸率，高于其他AM金属合金。延伸率（elongation）是衡量材料能够承受多少弯曲量而不断裂的指标。

研究人员使用从散裂中子源（Spallation Neutron Source）获得的中子数据来研究HEA样品在应变下的内部机械负载分配。散裂中子源是美国能源部位于橡树岭国家实验室（ORNL）的科学办公室用户设施。

研究人员使用纳米相材料科学中心（Center for Nanophase Materials Sciences，也是位于ORNL的DOE用户设施）的原子探针仪器来获取成分和微观结构的详细3D图像，这些成分和微观结构由交替的纳米片层组成。

在阿贡国家实验室的先进光子源（The Advanced Photon Source，美国能源部位于ORNL的另一科学办公室用户设施），研究人员使用X射线衍射来探讨不同退火样品的相。

美国国家科学基金会（National Science Foundation）、马萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）和劳伦斯利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）的实验室指导研发项目都为这项研究提供了资金。