由艾姆斯实验室制作
图1
信用:DOI: 10
1103/PhysRevLett
127
115704 美国计算材料科学专家
S
能源部艾姆斯实验室和他们的合作者已经确定了一种叫做高熵合金的材料的来源和调整强度和延展性的方法
这一发现可能有助于发电和航空业开发更高效的发动机，减少燃料消耗和碳排放
高熵合金由四种或四种以上不同的元素组成，通常具有许多理想的特性——它们重量轻、强度高、延展性好、耐腐蚀，非常适合航空等极端环境下的能源生产应用
但是，因为组成合金的元素以及它们的相对比例可以变化，实验测试可能组合的绝对数量和它们的性能是困难和耗时的
艾姆斯实验室领导的团队使用量子力学建模方法，通过计算发现并预测了一个特别不稳定的HEA体系fexmn 80 xco 10 Cr 10的原子结构，以及该结构中的转变和缺陷如何导致更强、更具延展性的材料
艾姆斯实验室的科学家杜安·约翰逊说:“当我们能够精确定位这些转变以及它们对材料性能的影响时，我们就可以预测它的强度，我们可以有意识地将强度和延展性设计到这些非常复杂的合金中。”
这些预测随后被实验证实，用先进的电子显微镜研究单晶样品，包括选择性区域和电子背散射衍射
值得注意的是，该方法适用于任何多元复合合金
约翰逊说，以理论为指导的计算设计为优化这些材料的性能带来了巨大的希望，使它们更坚固、更有韧性，而且在许多情况下，价格更低
这些性能的提高对极端环境下的应用有很大的影响，比如发电或航空用的涡轮发动机，它们在更高的温度下工作更高效
约翰逊说:“使用这种预测方法，我们已经能够将我们的合金开发时间表加快50%以上，并证明工作温度提高了10–20%。”
他说，就航空而言，这可以转化为数亿美元的成本节约，并显著减少温室气体排放
该研究在P
辛格
皮恰克，阿
纽约州夏尔马
我
恰姆利亚科夫
阿罗约夫，我
卡拉曼和杜安·D
约翰逊；发表在《物理评论快报》上
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