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零下253摄氏度,两种实验合金仍能抑制裂纹

· BehindLines 编辑部

极端低温可能让金属更难变形,却也更容易因裂纹而断裂。研究人员考察了两种以铌和钛为基础的实验合金,发现它们在低至20开尔文、约零下253摄氏度时,仍能避免这种不利组合。牛津大学于10月14日介绍了成果,研究同日发表于《自然》。

材料如何改变应对方式

据牛津大学介绍,晶体内部的微小重排伴随着局部结构转变,在界面处形成新的缺陷。这些缺陷使裂纹附近的金属仍然能够变形。在所考察的最低温度下,试验没有显示出材料转向脆性行为。

团队将拉伸测量、在Engin-X仪器上开展的中子束实验与显微观察结合起来。研究目的既是测量性能,也是弄清产生这些性能的机制。

有前景的结果,也有明确边界

《自然》的研究描述了极低温度下强度和韧性出现平台的现象。结果针对的是接受试验的合金和条件,不能据此认定所有金属都会有相同行为。

理解这项进展,需要区分三个问题:试样能够承受多大载荷、它如何变形,以及裂纹如何扩展。一项指标改善,并不自动回答另外两个问题。结构与行为之间的联系,使这项研究对设计用于低温环境的材料具有意义。

牛津大学提到能源、交通运输和航空航天领域的潜在应用,但这些仍是前景。这里没有宣布已获验证的工业设备。解读材料耐受极端低温的表现时,必须保留试验条件这一边界,不能把实验室中的发现直接当作已经实现的工业应用。

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