美國橡樹嶺實驗室發(fā)現3D打印合金機制，為車輛提供更好的輕質材料

來源：蓋世汽車

南極熊獲悉，美國能源部橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）研究人員在3D打印合金中發(fā)現稱為“負載改組（load shuffling）”的機制，可以為車輛設計性能更好的輕質材料，相關論文已發(fā)表于期刊《Acta Materialia》。

圖片來源：ORNL

提高車輛能源效率的一種方法是使用鋁基材料使車輛更輕。當ORNL的ACMZ（鋁、銅、錳和鋯）合金的某一種在高溫下承受持續(xù)的機械應力發(fā)生變形時，研究人員對該材料進行了監(jiān)測。

通過使用中子衍射，研究人員對材料的原子結構進行了研究，并觀察到整體應力被合金的一部分吸收，但在變形過程中轉移到了另一部分。這種來回改組阻止了某些區(qū)域的強化。

Michi等研究人員稱，盡管體積分數高達近10%，合金中的主要強化相θ-Al2Cu在蠕變變形期間仍不提供載荷傳遞強化。相反，晶格應變演化提出了一種稱之為“負載改組”的新機制，其中初始載荷沿著晶界從無沉淀物區(qū)域轉移，而大多數θ-Al2Cu顆粒位于沉淀強化晶粒內部。

盡管缺乏載荷傳遞強化，制造的AM Al-Cu-Mn-Zr合金在300 °C下仍比具有類似成分的鑄造合金具有更高的抗蠕變性。所提出的負載改組機制解釋了在300 °C時觀察到的L12-Al3Zr強化的缺乏，并有助于確定幾種改善AM鋁合金高溫機械響應的策略。

ORNL研究人員Amit Shyam表示：“中子為研究多相結構材料的冶金現象提供了機會。我們對高溫材料的研究有了新的進展，因此將能夠設計出適用于極端條件的改進型鋁合金。”