強度堪比不銹鋼的新型鋁合金材料-普渡大學研制開發

　　鋁合金是一種很不錯的輕量級材料，許多軟飲料都喜歡用它制作易拉罐。不過鋁合金的缺點也很明顯——太脆了。好消息是，普渡大學的研究人員，已經開發出了一種新型的鋁合金材料。通過在金屬的晶體結構中引入“斷層”（faults），這種“缺陷”竟然可以極大地提升材料強度。除了讓新型鋁合金的強度比肩不銹鋼，這項特性也可用于耐腐蝕涂層。

　　從微觀層面上來講，金屬就是一層層重復堆疊起來的晶體原子組成的。當某一層的模式缺失時，就會遭致“堆垛層錯”（stackingfault）。

　　如果有兩個斷層，則被稱作“雙邊界”（twinboundaries）或“納米孿晶”（nanotwins）。若達到了9層，就被稱作“9R相”。

　　有趣的是，這些堆疊起來的斷層竟然能夠讓材料強度變得更高。有鑒于此，普渡大學的研究人員們希望同時將“納米孿晶”和“9R相”兩種特性包含進去。

　　難度在于，金屬有一個“高堆垛層錯能”（highstackingfaultenergy），即材料會傾向于“自我糾錯”。兩項新研究作者XinghangZhang表示：

　　此前有人證實了鋁材料很難引入‘雙邊界’，而‘9R相’的引入就更難了，因為它的‘堆錯能’太高了。

　　即便如此，他們還是克服了難題，將兩項特性引入到新型鋁材中，在增加材料的強度和延展性的同時，還改善了它的熱穩定性。

　　普渡大學研究人員發明的這種新型鋁合金，擁有比肩不銹鋼的強度特性。

　　為了在新型鋁材中引入“9R相”，科學家們使用了兩項不同的技術。其一是“沖擊誘發”（shock-induced），即利用激光來轟擊超薄鋁片和二氧化硅粒子。

　　論文一作SichuangXue稱：“我們發現，該技術可誘發寬度達到數十納米的‘9R相’形變”。第二項技術則是“磁控濺射”（magnetronsputtering）。

　　該工藝可以可將鐵原子引入鋁的晶體結構中，從而打造出迄今為止強度最高的鋁合金材料。研究團隊稱，該工藝可以拓展至工業化生產的規模。

　　新技術有望在電子設備和車輛的耐腐蝕涂層領域得到應用。XinghangZhang表示：“這些結果展示了如何制造強度比肩不銹鋼的鋁合金材料，該發現對商業有著很多的潛在影響”。

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