莫纳什大学 信用:Pixabay/CC0公共域 莫纳什大学工程师进行的一项世界首创的研究表明，高强度铝合金的疲劳寿命提高了25倍——这对运输制造业来说是一个重大的成果
今天(2020年10月15日星期四)发表在著名的《自然通讯》杂志上，研究人员证明，高强度铝合金的疲劳性能差是由于被称为“无沉淀区”的薄弱环节造成的
由澳大利亚莫纳什大学材料科学与工程教授克里斯托弗·哈钦森教授领导的研究小组能够制造出铝合金微结构，这种微结构能够在运行过程中修复薄弱环节
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自愈的一种形式)
与目前最先进的合金相比，高强度铝合金的寿命可提高25倍
铝合金是目前使用的第二大工程合金
与钢相比，它们重量轻(密度的1/3)，无磁性，并且具有优异的耐腐蚀性
铝合金对运输应用很重要，因为它们很轻，可以提高燃油效率
但是，与类似强度的钢相比，它们的疲劳性能是出了名的差
哈钦森教授说，当使用铝合金运输时，设计必须补偿铝合金的疲劳极限
这意味着使用的材料比制造商希望的要多，结构也比我们希望的要重
“80%的工程合金失效是由于疲劳
哈钦森教授说:“疲劳是由于交变应力造成的失败，在制造业和工程行业中是一个大问题。”
“想想看，你手里拿着一个金属回形针，试图折断金属
一个人不能
然而，如果你把它弯曲成一个方向，然后再弯曲成另一个方向，反复多次，金属就会断裂
“这是‘疲劳失效’，对于所有用于运输的材料，如火车、汽车、卡车和飞机，这是一个重要的考虑因素
" 疲劳失效分阶段发生
交变应力导致微塑性(由于应力而发生永久变化)，并以塑性局部化的形式在材料的薄弱环节积累损伤
塑性局部化催化了疲劳裂纹
这种裂纹会增长并导致最终断裂
使用市场上可买到的AA2024、AA6061和AA7050铝合金，研究人员利用在疲劳早期循环期间赋予材料的机械能来修复微观结构(PFZs)中的弱点
这大大延迟了塑性的局部化和疲劳裂纹的产生，并提高了疲劳寿命和强度
哈钦森教授说，随着对省油、重量轻、耐用的飞机、汽车、卡车和火车的需求持续增长，这些发现对运输制造业可能具有重要意义
“我们的研究已经证明了动态载荷应用中铝合金微观结构设计的概念变化，”他说
“我们没有设计一个坚固的微结构，希望它在疲劳加载过程中尽可能长时间保持稳定，而是认识到动态加载会改变微结构，因此设计了一个初始微结构(静态强度可能较低)，其变化方式是显著提高其疲劳性能
“在这方面，对结构进行了培训，并利用培训时间表来修复可能代表弱点的隔离区
这种方法是通用的，可以应用于其他含有疲劳性能是一个重要考虑因素的沉淀硬化合金
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