莫纳什大学利用X射线图帮助打造强度更大/更轻镁

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据外媒报道，澳大利亚蒙纳士大学（Monash University）启动了全球首个研究，发现一种技术可以用于制造强度更大、重量更轻的镁合金，从而提高汽车和航空航天业产品的结构完整性。

蒙纳士大学、澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）和重庆大学的研究人员在电子电压较低的环境中，利用具原子分辨率的X射线图，发现了孪晶边界中合金元素偏析的模式。

工程师们一直都在寻找强度大、重量轻的材料，用于汽车、飞机和高速汽车，以提升燃料效率、空气动力学、速度和重量负载。

此次研究成果意义重大，因为在热机械加工和应用过程中，由于轻质镁容易变形，因而镁合金无法大规模地替代钢。同时，其他合金如铝和钛也是如此。

蒙纳士大学材料科学和工程系聂建峰教授表示：“轻质镁具有巨大的节能和环保应用潜力，但是此类材料的偏析容易受到电子束的伤害。当溶质原子偏析成为单个原子柱时，会影响到镁制品的成形性、变形性能和抗压强度。”

但是我们证明，在较低的电子加速电压（120 kV）下，而不是常用的300 kV电压下，能够利用具备原子分辨率的X射线图来解决该难题。此外，我们进一步发现，新型偏析模式将边界钉扎效应提高了30多倍，而且孪晶迁移的机制也从普遍接受的模式转为新模式。

研究人员在研究中使用了由钕和银组成的镁合金，该合金在室温和高温下的机械性能都非常优越。研究人员发现，当孪晶边界被钕和银填充时，该合金的弹性应变达到极限，而剪切应力显著改善，提高了33倍。银和钕与镁之间的电荷密度得以提升，表明了孪晶间的键合得到增强。当施加外力时，镁被推向钕，同时远离银，因而形成了强度更大、重量更轻的合金。

聂教授表示：“我们的研究表明，从原子角度分析具有金属合金（具复杂成分）的溶质偏析的结构和化学性是有可能的。”

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