Le développement de matériaux métalliques à hautes performances

Xu Wei, Zhang Bo, Li Xiuyan et Lu Ke, boursier postdoctoral du Nanomaterials Science Studio, Shenyang National Research Center for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, ont découvert que la structure cristalline confinée peut réduire considérablement la température atomique à haute température. taux de diffusion dansalliage al-mg.A la température de fusion à l'équilibre, la vitesse de diffusion intergranulaire apparente de la structure cristalline confinée est d'environ 7 ordres de grandeur inférieure à celle de la diffusion aux joints de grains des matériaux de même composition.

Cette découverte révèle non seulement un nouveau comportement de diffusion atomique de la structure cristalline confinée, mais montre également que le taux de diffusion atomique des matériaux métalliques à haute température peut être considérablement réduit en utilisant cette nouvelle structure métastable, qui ouvre une nouvelle voie pour le développement de hautes températures. des matériaux métalliques performants et à haute stabilité thermique.

La diffusion atomique est un processus de base pour contrôler la structure et les propriétés des matériaux.

En utilisant le taux de diffusion élevé du métal, la structure et les propriétés des matériaux métalliques peuvent être considérablement ajustées à basse température, afin d'obtenir de bonnes propriétés globales.Cependant, le taux de diffusion élevé conduira également à l'instabilité structurelle des matériaux métalliques à haute température, et de nombreux métaux apparaîtront avec la perte d'excellentes propriétés et résistance.

En 2020, l'équipe a découvert un nouveau type de structure métastable appelée structure cristalline restreinte. Par la suite, l'équipe de recherche a utilisé la technologie de déformation plastique à basse température auto-développée pour affiner la taille des grains de la plaquette d'alliage de susaturation Al-15%Mg à moins de 10 nanomètres, et obtenu avec succès la structure cristalline restreinte.A l'aide de cette structure, l'évolution de trois structures atomiques contrôlées par diffusion au cours du processus de chauffage de l'alliage a été systématiquement étudiée.

Les résultats montrent que l'évolution des trois structures peut être efficacement inhibée par la structure cristalline confinée à haute température proche du point de fusion de l'alliage, et même la température de fusion de l'alliage est augmentée de 69K par rapport au point de fusion d'équilibre, montrant un taux de diffusion atomique ultra-faible.