Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Overvinne brittleness: Ny innsikt i bulkmetallisk glass

Anonim

Fra produksjon av tøffere, mer slitesterke smarte telefoner og andre elektroniske enheter, til et bredere utvalg av lengre varige biomedisinske implantater, er bulkmetalliske briller klar til å være støvsugermaterialer for det 21. århundre. Med en ikke-krystallinsk amorf struktur kan bulkmetallglass være så sterke eller sterkere enn stål, så smidig som plast, lede elektrisitet og motstå korrosjon. Disse materialene ser ut til å ha alt sammen for et problem: de er ofte sprø, med dårlig og ujevn motstand mot tretthet som gjør deres pålitelighet tvilsom. Opprettelsen av multikomponent bulk-metallic glass kompositter er å ta opp dette problemet, men problemet gjenstår for monolitiske metalliske briller, som er hovedkomponenter av bulk metalliske kompositter.

annonse


En ny studie gjennom et samarbeid fra Berkeley Lab og Caltech-forskere kan peke på vei til å forbedre tretthetsmotstanden til monolitiske bulkbriller. Samarbeidet viste at et bulkmetallisk glass basert på palladium viste en utmattelsestyrke så god som de beste komposittmasse metallglassene og sammenlignbare med vanlige polykrystallinske legeringer, for eksempel stål, aluminium og titan. Denne studien ble ledet av Robert Ritchie, en materialforsker med Berkeley Labs Materials Sciences Division og Caltechs William Johnson, en av pionerene innen bulk metallisk glassfabrikasjon.

"Vi fant at den uventet høye tretthetsmotstanden i monolittisk palladiumbasert bulkmetallglass stammer fra omfattende plastplastikk, som resulterer i en periodisk trapplignende sprekkprofil, sier Ritchie. "Enkelheten som skjærbånd dannes i dette palladiumbaserte glasset, genererer svært serrerte sprekker som ligner sammenkoblende tannhjul og gir knekkeblåsing og skjerming for å begrense åpning og lukking av sprekker. Effekten er litt som å prøve å snakke med en doughnut i munnen din. "

Palladium er et metall med stort stivhetsforhold som er i stor grad motstandsdyktig mot den indre brittleness av glassaktige materialer fordi energien som trengs for å danne skjærbånd er betydelig lavere enn energien som kreves for å slå disse skjærbåndene til sprekker.

"Effekten av flere shear-banding er multifold, " sier Ritchie. "Dannelsen av skjærbånd fører til omfattende sprekkstoppspring, noe som fører til indre hardhet, mens de resulterende sprekkdefleksjonene og nedleggingene fører til sprekk-skjerming, noe som fører til ekstrinsisk hardhet. Disse mekanismene sammen med høy tretthetstrømen, gi de viktigste bidrag til den utmerkede utholdenhetens utholdenhetsstyrke vist av det monolitiske palladiumbaserte bulkmetallglasset. "

Resultatene av denne studien har blitt publisert i Prosedyrene ved Det nasjonale vitenskapsakademiet . Det heter "Utvidet tretthet utholdenhet av metalliske briller gjennom en trapp-lignende bruddmekanisme." Ritchie og Johnson er de tilsvarende forfatterne. Andre medforfattere er Bernd Gludovatz, Marios Demetriou, Michael Floyd og Anton Hohenwarter.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av DOE / Lawrence Berkeley National Laboratory . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. B. Gludovatz, MD Demetriou, M. Floyd, A. Hohenwarter, WL Johnson, RO Ritchie. Forbedret utholdenhet i metalliske briller gjennom en trapplignende bruddmekanisme . Foredrag av Nasjonalt akademi for vitenskap, 2013; DOI: 10, 1073 / pnas.1317715110