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航空发动机战略金属“铼”价比铂金,浙大找到其最佳添加位置

2018-05-31 09:07:11      参与评论()人

将这些研究方式结合起来用于高温合金的研究,在国际上还是第一次实现。

直达软肋 筑起牢固“隔离带”

材料断裂是航空发动机损毁的致命原因。而断裂往往是由裂纹造成的。如何防止裂纹发生和裂纹发生后如何阻止它快速生长,就成了决定材料强度的关键一环。

那么,材料的软肋在哪里?就在两相界面!

两相界面简单地说就是接触面,一般而言,是材料中的薄弱环节。举个常见的例子,河流结冰后,冰与水就会有一个两相界面,一边是固态一边是液体,这个界面是极不稳定的。金属材料的两相界面稍有不同,界面两边都是固态的,只是两边是由不同成分或是由不同结构组成。而在高温合金中,两相界面中会形成致密的界面位错网。

通过特定的热处理,科研人员可以通过控制扩散的手段,将铼有目的性的放到相关位置,进而开展研究。本课题组发现,当把铼放置在界面位错网的核心位置时,铼会很明显地强化界面位错网,进而强化这个界面。界面强化后,两相之间的“剪切”就会很困难,不易失效。为什么会有这样神奇的效果呢?

透过现象看本质。浙大科研团队看到清晰的图案如同我们生活中的砖块墙,不同的晶体间由水泥一样的“缝”粘连。这些“缝”就像隔离带一样,可以有效阻止裂纹的生长。而在这“砖块”与“缝”的界面位错网上,课题组找到了大量的铼。

他们进一步研究发现,界面错位网上铼的存在让“砖块”间的“缝”变得非常稳固,进而让材料中的裂纹不易贯穿。“当力的作用不断加大,有铼的高温合金也会出现裂纹,但裂痕生长在单相中呈现锯齿形,延缓了快速开裂。”在相同作用力下,界面位错网上没有铼时,材料容易出现裂纹,而且没有了阻挡,裂纹会呈直线型快速生长,贯穿整个材料,从而导致断裂。

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