最初の3Dプリントナノ構造高エントロピー合金が導入されました
リリース時間：
2023-09-22 14:12
マサチューセッツ大学アマースト校とジョージア工科大学の科学者は、オンラインジャーナルNatureの最新号に、3D印刷法を使用して、他のものよりも強度と延性に優れた二重ナノ構造高エントロピー合金 (HEA) を製造したという論文を発表しました。既存の高度な3D印刷材料、そして航空宇宙、医学、エネルギーおよび輸送で使用することができる高性能の部品を生み出すことが期待されます。
過去15年間で、HEAの人気は高まっています。HEAは、等量またはほぼ等量の5つ以上の金属でできた合金であり、多くの望ましい特性を持っているため、材料科学および工学の分野で高く評価されています。3D印刷技術は現在、材料開発の分野で使用されており、レーザーベースの3D印刷は、従来の方法では困難な大きな温度勾配と高い冷却速度を生み出す可能性があります。
今回、研究者たちはHEAと高度な3D印刷技術、レーザー粉末床溶融を組み合わせて、前例のない特性を持つ新しい材料を開発しました。プロセスは材料を非常に速く溶かして固化させるため、得られた材料の微細構造は従来の方法で製造された材料とは大きく異なります。新しい材料の微細構造は、マイクロスケールの共晶クラスターに埋め込まれた、面心立方 (FCC) と体心立方 (BCC) と呼ばれる交互のナノ層構造で構成されるネットワーク構造のように見えます。階層的なナノ構造HEAは、2つを可能にします一緒に変形するフェーズ。
研究者たちは、この珍しい微細構造の原子再配置は、超高強度と高延性をもたらし、従来の金属鋳造と比較して、新材料の強度は3倍に増加し、延性は減少せずに増加すると述べました。HEAの靭性と延性を与えることは、機械的に効率的でエネルギー効率の高い軽量構造の開発に役立ちます。
研究チームはまた、FCCおよびBCCナノシート層が何を演じるか、そしてそれらがどのように連携して材料の強度と延性を高めるかを理解するために、二相性結晶可塑性の計算モデルを開発しました。結果は、BCCナノシート層が非常に強力な特性を持っていることを示しています。これは、合金の優れた強度と延性の相乗効果を達成するために不可欠です。将来的には、科学者は3D印刷技術とHEAを使用して、生物医学、航空宇宙、その他の分野で広く使用できる高性能コンポーネントを開発することが期待されています。
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