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非晶合金

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非晶合金相关的资讯

  • 即墨成立山东省首家非晶合金重点实验室
    日前,全省首家专门从事非晶合金研究的重点实验室在即墨成立。该实验室由青岛市科技局、即墨市科技局和青岛云路新能源科技有限公司共同建设,是全省首家专门从事非晶合金研究的重点实验室,下设非晶及纳米合金成分设计、非晶及纳米合金制备、非晶及纳米合金性能、非晶材料应用及非晶制品四个研究室。   据了解,该实验室是青岛市科技创新体系建设的重要组成部分,将在培养、引进高水平人才,加强非晶合金材料制备共性技术、关键技术及相关应用基础研究等方面,打造成为优势突出、特色鲜明的科研平台。目前,其正在实施的“两包加压、两车对开万吨级非晶制带机组”项目,填补了国内空白,解决了非晶带材单纯依赖进口的局面,可用于S15级以上变压器使用,能够降低电损75%以上,是我国电网改造所需的核心材料,被青岛市科技局列为青岛市重大科技攻关项目,项目完成后,年销售收入可达2亿元。
  • 宁波材料所在高温非晶合金的腐蚀性能方面取得重要进展
    非晶合金具有组织均一、高强度、高硬度、耐磨蚀、热膨胀系数小、纳米级表面结构复写等特性,在其过冷液相区可快速实现从宏观至微米、纳米的多尺度一体化热塑成型,是制备高精密模具的理想材料。然而,传统非晶合金的玻璃转变温度低,高温强度及热稳定性差,使役温度难以超过600K,不能满足目前光学玻璃模压成型温度的要求。研发高温高强高稳定性块体非晶合金(简称“高温非晶合金”)有望将光学玻璃模压模具的磨削加工转变为热塑加工,突破磨削加工无法制备微纳米表面结构的先天限制,孕育变革性的光学玻璃元件“微纳模压成型”技术。基于此,在国家重点研发计划变革性技术关键科学问题专项的支持下,中国科学院宁波材料技术与工程研究所和中国科学院物理研究所、燕山大学、深圳大学、北京航空航天大学联合开展了“高温高强高热稳定性块体非晶合金新材料与应用基础”(项目编号:2018YFA0703600)的研究工作。其中,中科院宁波材料所非晶合金磁电功能特性团队主要负责课题“高温非晶合金的氧化与腐蚀机理研究”。近期,在王军强研究员和霍军涛研究员的指导下,该组课题生杨晓东等人围绕前期项目组开发的Ir-Ni-Ta-(B)高温非晶合金[Nature 569 (2019) 99–103]的腐蚀行为开展了深入系统的研究。研究发现在酸性溶液中Ir-Ni-Ta-(B)高温非晶合金相比于其它合金体系拥有更好的耐蚀性,归因于其可以形成由金属Ir以及Ni和Ta的氧化物组合而成的相对稳定的钝化膜。这种钝化膜具有较好的保护性,从而表现出很强的耐点蚀能力,因而腐蚀多发生于缺陷处。另外,研究发现微量添加类金属B元素可以显著提高Ir-Ni-Ta非晶合金的耐蚀性,Ir-Ni-Ta-B样品钝化电流要比Ir-Ni-Ta样品降低了一个数量级。在Ir-Ni-Ta和Ir-Ni-Ta-B非晶合金表面形成的钝化膜具有几乎相同的成分,但具有不同的厚度和孔密度。这些差异是由添加B引起的,B促进钝化膜的快速形成,同时抑制活性金属的溶解。金属Ir的表面富集和[BO3]3-的吸附进一步提高了Ir-Ni-Ta-B非晶合金的耐蚀性。相关结果表明,可以通过电化学钝化处理优先生成具有保护性的钝化膜以增加Ir基非晶合金作为模具材料的耐蚀性能,为增强高温高强高稳定性块体非晶合金在严苛服役环境中的使用寿命提供了重要实验基础和理论支撑。相关结果发表在Corrosion Science 200 (2022) 110227(https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110227)。以上工作成果得到国家重点研发计划(2018YFA0703604、2018YFA0703602),国家自然科学基金(52001319、52071327、51922102、52171148),中科院青促会 (2019296), 浙江省自然科学基金 (LR22E010004、LR18E010002), 宁波市2025科技创新项目(2019B10051)和宁波市自然科学基金(202003N4354)等项目的资助。图1 左图为Ir-Ni-Ta-(B)非晶态合金与其他合金体系的晶化活化能对比图;右图为不同材料在硫酸溶液中的点蚀电位和钝化电流对比图图2 各种离子和电子在硫酸溶液中的传输和钝化膜形成示意图
  • 物理所获得具有类金刚石耐磨性能的非晶合金
    类金刚石材料因超高的硬度和自润滑能力而展现出极佳的摩擦磨损性能。然而,受湿度、温度、气氛等环境因素和尺寸的限制,类金刚石材料的应用局限于涂层和复合材料的填充剂。相比类金刚材料,金属的应用更加广泛。但金属的硬度往往较低,缺乏自润滑能力,大部分金属材料的摩擦磨损性能远远逊色于类金刚石材料。在金属材料中获得金刚石般的摩擦磨损性能将极大拓宽耐磨材料的选择范围。非晶合金保留了液态熔体的无序原子结构,具有高强度、高硬度的特点。不同于传统金属,非晶合金表面呈现类似液体的性质,从而出现自润滑效应,使得许多非晶合金展现出接近类金刚石材料的摩擦系数(COFs1073K,氧化温度920K)。在室温大气环境中,采用金刚石球头进行摩擦测试,该富Ta非晶合金的摩擦系数仅为0.05,采用G-Cr合金球头测试,摩擦系数也只有0.15。最为值得关注的是,该富Ta非晶合金的磨损率只有~10-7 mm3/Nm(图2)。这样的摩擦磨损性能已经接近相似测试条件下类金刚石材料的摩擦磨损性能(图3)。这些结果不仅证明了新发展的高通量力学表征方法对快速筛选强韧化非晶合金成分的有效性,更有助于理解非晶合金耐磨性的起源。 以上研究成果以Achieving diamond-like wear in Ta-rich metallic glasses为题近日在线发表在《先进科学》(Advanced Science)上。上述研究工作得到国家重点研发计划、中国博士后科学基金、国家自然科学基金委员会、中国科学院、广东省基础与应用基础研究重大专项的支持。 中国科学院物理研究所(以下简称“物理所”)前身是成立于1928年的国立中央研究院物理研究所和成立于1929年的北平研究院物理学研究所,1950年在两所合并的基础上成立了中国科学院应用物理研究所,1958年更名为中国科学院物理研究所。 物理所是以物理学基础研究与应用基础研究为主的多学科、综合性研究机构。研究方向以凝聚态物理为主,包括凝聚态物理、光学、原子分子物理、等离子体物理、软物质与生物物理、理论和计算物理、材料科学与工程等。
  • 耐驰仪器应邀参加非晶合金国际研讨会
    非晶合金国际研讨会于2008年11月20日-22日在浙江大学召开,来自世界各地的非晶合金领域的专家、学者齐聚在美丽的西子湖畔共同交流、探讨大块非晶合金研究的最新成果、前沿技术和研究方法。全球领先的热分析仪器及技术提供商&mdash &mdash 耐驰仪器公司应邀参加此次研讨会。 耐驰仪器公司以其严谨的科学态度、始终如一的专注精神、精益求精的技术不断进行产品创新,产品曾多次获得&ldquo R&D大奖&rdquo , 耐驰公司的优质产品和尖端技术一直是促进高新材料研究和发展的助推器。耐驰公司的热分析仪器也因此受到业内专家、不同行业用户和市场的高度认可,耐驰公司研发的高温仪器一直以来更是无人能出其右。 在此次非晶合金研讨会上,耐驰公司的热分析应用技术专家曾智强博士作了题为&ldquo Comprehensive Characterization of Bulk Metallic Glass by Thermal Analysis and Thermo-Physical Testing&rdquo 的报告,引发了各国来宾的广泛兴趣和关注! 详情请登陆www.netzsch.cn
  • Advanced Science: 基于高通量方法获取类金刚石耐磨性能的非晶合金
    类金刚石材料因超高的硬度和自润滑能力而展现出极佳的摩擦磨损性能。然而,受湿度、温度、气氛等环境因素和尺寸的限制,类金刚石材料的应用局限于涂层和复合材料的填充剂。相比类金刚材料,金属的应用更加广泛。但金属的硬度往往较低,缺乏自润滑能力,大部分金属材料的摩擦磨损性能远 远逊色于类金刚石材料。在金属材料中获得金刚石般的摩擦磨损行性能将极大地拓宽耐磨材料的选择范围。在工程系统中,摩擦的减少可能来自于使用润滑剂或通过设计减摩表面涂层。 非晶合金保留了液态熔体的无序原子结构,具有高强度、高硬度的特点。不同于传统金属,非晶合金表面呈现类似液体的性质,从而出现自润滑效应,使得许多非晶合金展现出接近类金刚石材料的摩擦系数(COFs中国科学院物理研究所柳延辉、汪卫华团队前期基于材料基因工程理念,发展了高通量实验方法,开发出高温块体非晶合金(Nature , 2019, 569, 99),发现了非晶合金形成能力的新判据(Nature Materials 2022, 21, 165),为非晶合金新材料高效研发提供了有利工具。近期,该团队的李福成博士在柳延辉、汪卫华研究员的指导下,针对非晶合金的力学性能设计了高通量表征方法(图1),结合前期发展的高通量制备和非晶筛选技术,研发出摩擦系数、磨损率均和类金刚石材料相当的超耐磨高温非晶合金。 团队选择Ir-Ni-Ta高温非晶合金体系为突破口。该合金体系具有良好的非晶形成能力和高玻璃转变温度,能够克服非晶合金在摩擦过程中的结构失稳问题。此外,该合金体系展现的高强度、高硬度等特点也有助于提高磨损抗力。但难点在于如何在该合金体系内获得韧性较好的成分,从而降低摩擦过程中裂纹产生的可能性。团队利用前期发展的高通量实验技术制备了同时含有大量合金成分的组合样品,确定了非晶形成成分范围。基于非晶合金剪切变形的特点以及剪切带数量和材料韧性之间的关联,团队提出利用纳米压痕技术施加大变形量诱导剪切带和裂纹形成的高通量表征方法。结合压痕形貌表征,该方法可在大的成分范围内快速获得韧性随合金成分的变化趋势,从而确认具有裂纹抗性和塑性的成分区间(图1a, 1b, 1c)。此外,纳米压痕技术本身还可同时获得硬度和模量数据(图1d, 1e, 1f, 1g)。 团队进一步通过对特定成分的微纳力学表征证明了该高通量表征方法的有效性,并在Ir-Ni-Ta组合样品中的富Ta区域发现了具有极低摩擦系数和磨损率的非晶合金。如图2所示,微观力学测试显示,该富Ta非晶合金的压缩强度高达5 GPa,大量剪切带的形成表明该合金具有较好的韧性。此外,热稳定性测试和高温氧化测试证明该富Ta非晶合金还具有极好的结构稳定性(晶化温度Tx1073K,氧化温度920K)。在室温大气环境中,采用金刚石球头进行原位划痕测试获得摩擦磨损、薄膜结合力等参数。结果如图3所示,该富Ta非晶合金的摩擦系数仅为0.05.除了微观尺度的摩擦磨损测试外,本研究还测试了材料的宏观摩擦磨损特性。如图5所示,采用G-Cr合金球头测试,获得的摩擦系数为0.15。最为值得关注的是,该富Ta非晶合金的磨损率只有~10-7mm3/Nm。这样的摩擦磨损性能已经接近相似测试条件下类金刚石材料的摩擦磨损性能(图6)。这些结果不仅证明了新发展的高通量力学表征方法对快速筛选强韧化非晶合金成分的有效性,更有助于理解非晶合金耐磨性的起源。本文的不少工作都用到了布鲁克纳米表面与计量部的设备,包括纳米压痕仪、摩擦磨损测试仪及白光干涉显微镜等。这些设备能全面表征样品表面及涂层的表面特性。更重要的是,这些设备具有高通量测试功能,在材料基因组研究、大数据分析、和高通量筛选等方面具有良好应用。此外设备具有广泛的定制扩展能力,适合进行各种二次开放工作。这些设备介绍链接如下:本文第一作者李福成博士,毕业于香港城市大学机械与工程系(2016-2020),主要从事纳米结构非晶合金的力学研究,2020年加入中科院物理所柳延辉团队从事博士后研究,研究方向主要涉及高通量力学表征技术及高性能金属材料的开发。在Advanced Science,Journal of the Mechanics and Physics of Solids, International Journal of Plasticity等国际知名期刊发表论文二十余篇。中科院物理所柳延辉团队针对多组元合金材料探索效率低的问题,发展适用于多组元合金材料的高通量制备技术,研究工艺参数对材料合成的影响。针对微观结构、相变温度、抗腐蚀能力、抗氧化能力、力学等性能,发展相应的高通量表征技术,研究材料性能随化学成分和微观结构的变化趋势。本文主要内容来源于中科院物理所,部分内容有增删。原文链接如下:http://www.iop.cas.cn/xwzx/kydt/202305/t20230526_6763721.html 文章信息如下,感兴趣的朋友可以自行下载阅读。标题:Achieving Diamond-Like Wear in Ta-Rich Metallic Glasses作者:Fucheng Li, Mingxing Li, Liwei Hu, Jiashu Cao, Chao Wang, Yitao Sun, Weihua Wang,and Yanhui Liu出处:Adv. Sci. 2023, 2301053链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202301053相关产品介绍:纳米压痕仪:https://www.bruker.com/zh/products-and-solutions/test-and-measurement/nanomechanical-test-systems.html摩擦磨损测试仪:https://www.bruker.com/zh/products-and-solutions/test-and-measurement/tribometers-and-mechanical-testers.html白光干涉显微镜:https://www.bruker.com/zh/products-and-solutions/test-and-measurement/3d-optical-profilers.html
  • 力学所戴兰宏团队揭示非晶合金剪切带涌现的时空序列与临界行为
    非晶合金(又称金属玻璃)因具有一系列优异性能,在空天、国防、能源等领域显示出广阔应用前景。然而,非晶合金极易形成纳米尺度变形局部化剪切带,而剪切带快速扩展诱致的宏观脆性严重地限制了其走向广泛的工程应用。因此,非晶合金剪切带问题成为力学、物理与材料等相关领域共同关注的重要课题。本征上,非晶合金剪切带涌现是一类远离热力学平衡下时空多尺度耦合的非线性过程。空间上,固有的结构不均匀性会引起强烈的变形及动力学行为的梯度效应。时间上,涵盖原子振动、原子团簇协同重排、塑性流动等多个速率过程。这些事件均具有各自的特征时间和空间尺度,他们的关联耦合控制剪切带涌现,使变形高度集中在宽度或厚度为数十纳米的带状区域,并以近声速的模式快速扩展。与原子周期有序排列的晶态合金不同,原子长程拓扑无序堆垛的非晶合金变形内蕴三种高度耦合纠缠的原子尺度运动:剪切、体胀和旋转。这三种局域原子运动的强纠缠是非晶合金剪切带涌现精细物理图像尚未探明的关键瓶颈。近期,中科院力学所戴兰宏研究团队在该问题研究上取得新进展。基于连续介质力学理论框架,研究人员首先提出了一个同时考虑仿射和非仿射变形信息的两项梯度模型(Two-term gradient model, TTG模型),可以完整地描述无序固体介质的局部变形场,突破了目前广泛使用的单纯仿射或非仿射模型的局限。研究人员进一步完成了对剪切、体胀、旋转这三个高度纠缠的局域运动的解耦,并在原子尺度上定义了全新的局部剪切、体胀、旋转运动事件的定量描述符。为了表征这三类原子团簇运动,提出了剪切主导区(shear dominated zone, SDZ)、体胀主导区(dilatation dominated zone, DDZ)及旋转主导区(rotation dominated zone,RDZ)的概念和定量表征方法,克服了目前流行的剪切转变区(shear transformation zone, STZ)不能表征原子团簇旋转运动和定量描述体胀运动的不足。在此基础上,研究人员利用大规模分子动力学模拟,对非晶合金从均匀变形到局部化剪切带涌现全过程进行精细表征。通过追踪SDZ、DDZ及RDZ原子团簇运动演化时空序列,发现初始宏观均匀变形阶段剪切、体胀及旋转团簇运动事件呈现出类似“军队行动”式的步调协同一致行为,具体表现为SDZ、DDZ及RDZ在空间离散的“类液”软区随机同步激活。基于统计学的极值理论分析,研究人员发现在这个阶段,体胀局域运动事件较剪切和旋转事件的空间分布展现出更明显的非高斯长拖尾特征,表明体胀局域化流动(DDZ)起先导的主控作用。原子团簇通过体胀运动(DDZ)完成局部软化过程,随着变形加剧,这种体胀局域软化进一步激活其邻近硬区的旋转运动,进而逐渐打破了SDZ、DDZ和RDZ三者间同步激活,转变为SDZ、DDZ及RDZ的非均匀间隔分布。增强的RDZ运动又进一步加剧了SDZ和DDZ局域运动,进而诱发硬区团簇的软化。当软化程度达到临界时,硬区壁垒被打破,激活的SDZ、DDZ及RDZ相互贯穿形成剪切带。研究人员进一步基于逾渗理论,对SDZ、DDZ及RDZ原子团簇运动事件从初期均匀变形阶段的随机离散激活到变形局部化剪切带涌现时的群体贯穿演变全过程进行定量分析,发现剪切带涌现属于定向逾渗(directed percolation),并且呈现出临界幂律标度行为。本项工作提出的两项梯度(TTG)模型及三种原子团簇运动单元(SDZ、DDZ及RDZ)新概念为无序固体介质变形定量描述提供了基本工具,所揭示的剪切带涌现过程原子尺度精细图像及临界行为为深入认知非晶合金剪切带提供了新的线索。该研究成果近期以“Hidden spatiotemporal sequence in transition to shear band in amorphous solids”为题发表在Physical Review Research 4, 23220 (2022),第一作者为博士生杨增宇。该项研究工作得到了国家自然科学基金重大项目“无序合金的塑性流动与强韧化机理” 、基础科学中心项目“非线性力学的多尺度问题”、中科院B类战略性先导科技专项项目“复杂介质系统前沿与交叉力学”等资助。论文链接:doi:10.1103/PhysRevResearch.4.023220图1 非晶合金剪切带中的旋转(涡旋)、剪切和体胀运动事件图2 剪切-体胀事件与旋转事件的关联“破缺”,空间分布从同步激活转变为交替间隔分布图3 剪切带涌现前出现原子旋转团簇运动(RDZ)显著增强(图中白色气泡代表RDZ,也即原子运动的涡旋结构)图4 非晶合金剪切带涌现原子尺度演变过程示意图
  • Advanced Science | 借助高通量方法获取具有类金刚石耐磨性能的非晶合金
    类金刚石材料因超高的硬度和自润滑能力而展现出极佳的摩擦磨损性能。然而,受湿度、温度、气氛等环境因素和尺寸的限制,类金刚石材料的应用局限于涂层和复合材料的填充剂。相比类金刚材料,金属的应用更加广泛。但金属的硬度往往较低,缺乏自润滑能力,大部分金属材料的摩擦磨损性能远远逊色于类金刚石材料。在金属材料中获得金刚石般的摩擦磨损行性能将极大地拓宽耐磨材料的选择范围。非晶合金保留了液态熔体的无序原子结构,具有高强度、高硬度的特点。不同于传统金属,非晶合金表面呈现类似液体的性质,从而出现自润滑效应,使得许多非晶合金展现出接近类金刚石材料的摩擦系数(COFs1073K,氧化温度920K)。在室温大气环境中,采用金刚石球头进行摩擦测试,该富Ta非晶合金的摩擦系数仅为0.05,采用G-Cr合金球头测试,摩擦系数也只有0.15。最为值得关注的是,该富Ta非晶合金的磨损率只有~10-7 mm3/Nm(图2)。这样的摩擦磨损性能已经接近相似测试条件下类金刚石材料的摩擦磨损性能(图3)。这些结果不仅证明了新发展的高通量力学表征方法对快速筛选强韧化非晶合金成分的有效性,更有助于理解非晶合金耐磨性的起源。以上研究成果以“Achieving diamond-like wear in Ta-rich metallic glasses”为题,于5月21日在线发表在《Advanced Science》上【Advanced Science 2023, 2301053】。李福成博士为论文第一作者,柳延辉研究员为通讯作者。上述研究得到了国家重点研发计划、中国博士后科学基金、国家自然科学基金委员会、中科院、广东省基础与应用基础研究重大专项的支持。图1 高通量力学表征辅助高强度、高裂纹抗性非晶合金的快速搜寻图2 利用纳米压痕在不同成分区间内的摩擦磨损实验图3 富Ta高温非晶合金的摩擦磨损性能与类金刚石材料及传统金属材料的对比
  • 金属回收和废物处理中手持合金光谱仪的优势
    近些年金属回收和废物处理行业迅速发展,对于合金材料的检测需求日益增加,手持合金光谱分析仪作为一款便携的检测工具,成为该行业重要的检测利器。  手持合金光谱分析仪具有以下特点:  1. 手持合金光谱分析仪可以准确分析出样品中的各种元素成分。其高精度的检测能力,使得合金材料的检测更为准确可靠。  2. 手持合金光谱分析仪操作简单,无需复杂的样品处理。并且其设计精巧,可以随时随地进行检测,大大提高检测效率。  3. 手持合金分析仪可以对各种金属材料进行检测,手持合金光谱仪通常支持多种元素和多种合金的测试与分析,可用于分析金属材料、废旧金属回收、废物处理等多个领域。  在金属回收领域中,手持合金光谱分析仪可以帮助回收企业快速鉴别金属材料的种类和成分,其次,通过检测回收材料中的有害元素含量,可以有效保护环境和人体健康。此外,手持金属光谱仪还能够辅助回收企业对金属材料进行分类和分级,提高资源利用率。  在废物处理过程中,手持金属光谱仪可以对废物中的金属材料进行准确检测,以便进行有效的回收再利用。通过增加合金材料回收率,减少环境污染,实现资源循环利用,废物处理行业将得到更好的发展。  在金属回收和废物处理中使用手持合金光谱仪,可以提高对废旧金属成分和质量的快速鉴别和分析,从而为品质控制、价值评估、资源回收等方面提供更准确、更及时的数据支持。  赢州科技作为仪景通一级品牌代理商,拥有完整的售前售后服务体系,如有仪器购买或维修需求,可联系赢州科技为您提供原装零部件替换、维修。
  • 如何使金属合金的晶粒度分析符合您的需求(下)
    使用半自动和自动分析来确定平均晶粒度 半自动或自动分析(软件)可用于评估合金的平均粒度,方法见于标准ASTM E1382 - 97(2015)[6]中。平均晶粒度和晶粒度分布可通过上述的截距法或平面测量法来评估。结果的精度和准确性取决于合金样品的质量、样品制备方法、成像系统和图像分析软件。图12为利用平面测量法进行评估的示例。 图12:直方图(左)显示了钢合金的晶粒度数的分布情况。直方图的数据是通过自动图像分析获得的。分析后,钢合金图像中的部分晶粒根据直方图中的G值区间范围进行了颜色编码(右)。 晶粒度的准确性: 自动、半自动或手动分析 一般来说,相比半自动分析或对比目镜标线覆盖图或挂图,自动分析获得的结果更准确、精确、迅速。同样,半自动分析也比用目镜标线覆盖图的人工分析更加准确、迅速。搭载LAS X晶粒专家软件的徕卡显微镜可执行自动分析,该软件能够利用平面测量法和截距法进行评估。LAS X标线软件通过叠加显示器上显示的数字标线,可进行半自动化分析。图13对比了这些方法的准确程度。 图13:自动(LAS X晶粒专家)、半自动(LAS X标线)和手动(目镜标线或挂图比较)分析方法测量合金晶粒度时的准确性和精确度对比图。 双相晶粒度的表征部分合金在经过热机械加工后会表现出双相晶粒度。合金中的双相晶粒度包括系统性的晶粒度变化、项链和带状结构,以及在有临界应变的区域的发芽性晶粒生长。为了更好地了解合金的机械性能,表征双相晶粒度非常重要。标准ISO 14250:2000和ASTM E1181 - 02(2015)规定了确定合金中是否存在双相晶粒的准则[7,8]。其中还阐明了如何将双相晶粒度划分为2个不同等级中的1个,以及这些等级中的具体类型。图14显示了一个具有双相晶粒度的钢合金示例。 图14:通过双相晶粒度分析得到的直方图(左)显示了钢合金的晶粒度数的双峰分布情况。平均G值约为7和9。钢合金的图像(中)。图像中的部分晶粒根据直方图的G值区间范围进行了颜色编码(右)。 确定最大的晶粒度: ALA(As-Large-As)晶粒度分析 合金中过大的晶粒与有关裂纹起始和扩展,以及材料疲劳的异常行为相关。因此,合金表征使用了ALA晶粒度。标准ASTM E930 - 99(2015)规定了用于确定ALA晶粒度的方法[9],即测量合金中尺寸过大的晶粒,其尺寸明显均匀分布。请参考图15和表3,了解ALA分析的示例。 图15:钢合金的图像(左),晶粒按尺寸用颜色编码。直方图(右)显示了从ALA晶粒度分析中获得的钢材的晶粒度数分布情况。请注意,与小颗粒(G7)相比,大颗粒(G 表3:使用ALA分析对钢材进行的晶粒度测量数据。 晶粒度分析的困难案例 在合金晶粒度分析过程中,可能会出现下列困难: 样品制备出现伪影; 晶粒边界显示不清楚; 样品过度蚀刻; 微观结构复杂; 孪晶 为确保LAS X晶粒专家能得出准确的结果,选择优质的合金样品和样品制备方法非常重要[6]。如果样品制备不能提供良好的结果,或者微观结构偏离正常预期,则用户可以应用LAS X标线解决方案,对平均晶粒度进行估计,精度为±0.5G。 实用解决方案: 徕卡显微镜与LAS X晶粒专家软件 检测晶界的算法 在LAS X晶粒专家软件中,共有5种不同的算法可用于检测晶界: 1 单相; 2 双相; 3 双重晶粒度; 4 暗场; 5 偏振光。 用户选择与他们的实际合金样品最相似的处理后的图像(见图16)。 图16:与LAS X晶粒专家一起使用的参考图像,帮助用户选择最合适的算法(1-5)来检测晶界。 详细的晶粒度分析 LAS X晶粒专家软件能够用G(晶粒度数)来表示平均晶粒度,并计算出: 晶粒度数分布、标准偏差和其他统计值; 平均晶粒面积; 置信水平(P值); 结果的相对准确性。 请参考表4和图17,了解利用LAS X晶粒专家软件进行分析的示例。 表4:利用LAS X晶粒专家软件分析钢材晶粒度的数据。 图17:直方图显示了钢合金的晶粒度数分布情况。数据来自于LAS X晶粒专家软件的分析结果。平均晶粒数 = 10.76,标准偏差(σ)= 1.63,平均晶粒面积 = 134.55μm2,平均晶粒直径 = 11.23μm。 总结 本报告介绍了晶粒度分析对汽车和运输行业中使用的合金的重要性,并讨论了使用自动化、数字显微镜的方法进行分析的解决方案,这些方案实用,可得出精确的结果。 徕卡显微镜通过搭载LAS X晶粒专家软件,可为获得晶粒度结果和评估数据提供准确、可靠和高效的方法。它还支持一键批量处理和生成报告,操作非常简单。请参阅图18,了解徕卡显微系统的LAS X晶粒专家软件的各项优势。 图18:利用LAS X晶粒专家软件进行晶粒度分析的优势概述。 解决方案▶▶▶ 点击链接:下载关于 LAS-X 相关资料 Further Reading:(上下滑动查看更多) 1.M. Cavallini, V. Di Cocco, F. Iacoviello, Materiali Metallici, Terza Edizione, ISBN 978-88-909748-0-9, Luglio 2014. 2.Dionis Diez, Metallography – an Introduction: How to Reveal Microstructural Features of Metals and Alloys, Science Lab, Leica Microsystems. 3.Ursula Christian, Norbert Jost, Metallography with Color and Contrast: The Possibilities of Microstructural Contrasting, Science Lab, Leica Microsystems. 4.ASTM E112 – 13: Standard Test Methods for Determining Average, Grain Size, ASTM International. 5.ISO 643:2012: Steels -- Micrographic determination of the apparent grain size, International Organization for Standardization. 6.ASTM E1382-97(2015): Standard Test Methods for Determining Average Grain Size Using Semiautomatic and Automatic Image Analysis, ASTM International. 7.ISO 14250:2000: Steel -- Metallographic characterization of duplex grain size and distributions, International Organization for Standardization. 8.ASTM E1181-02(2015): Standard Test Methods for Characterizing Duplex Grain Sizes, ASTM International. 9.ASTM E930 - 99(2015): Standard Test Methods for Estimating the Largest Grain Observed in a Metallographic Section (ALA Grain Size), ASTM International. 徕卡显微咨询电话:400-630-7761 关于徕卡显微系统 徕卡显微系统的历史最早可追溯到19世纪,作为德国著名的光学制造企业,徕卡显微成像系统拥有170余年显微镜生产历史,逐步发展成为显微成像系统行业的领先的厂商之一。徕卡显微成像系统一贯注重产品研发和最新技术应用,并保证产品质量一直走在显微镜制造行业的前列。 徕卡显微系统始终与科学界保持密切联系,不断推出为客户度身定制的显微解决方案。徕卡显微成像系统主要分为三个业务部门:生命科学与研究显微、工业显微与手术显微部门。徕卡在欧洲、亚洲与北美有7大产品研发中心与6大生产基地,在二十多个国家设有销售及服务分支机构,总部位于德国维兹拉(Wetzlar)。
  • 深化战略合作伙伴关系︱朗铎科技荣获赛默飞Niton手持光谱合金地矿全国代理权
    前言 2017年2月20日,坐标北京。科学服务领域的世界领导者赛默飞世尔科技(以下简称“赛默飞”)深化与朗铎科技(北京)有限公司(以下简称“朗铎科技”)的战略合作伙伴关系,双方达成了赛默飞世尔尼通手持式光谱仪合金/地矿行业全国代理合作协议。朗铎科技凭借其先进的经营理念和市场拓展能力,助推赛默飞在合金/地矿等行业的全面发展。 朗铎科技总经理皮晓宇先生表示:“很高兴朗铎科技通过了赛默飞对战略合作伙伴选择的重重考核,我们获得了Niton手持式光谱仪合金/地矿行业全国代理权,解决了Niton之前由于多渠道导致的无法协同为客户提供统一服务的问题;渠道整合后对Niton客户而言,最大的价值首先是方便快捷,降低客户对同品牌的选择成本;其次是增加客户的服务体验性,客户可以在任何时间、任何地点获得统一的、标准化的优质服务体验。对朗铎科技而言,渠道整合则有助于提升公司竞争力,提高客户满意度,为公司业务的持续发展提供了保障。我们也会抓住这次机遇,深化与赛默飞、中国客户的合作,实现三方互利共赢。”赛默飞世尔便携分析仪器全球总经理Julie A.planchet莅临北京深度访问朗铎科技 赛默飞世尔尼通中国区销售经理张静竹(Joanna Zhang)表示,“此次赛默飞深化与朗铎科技的战略合作伙伴关系,将继续推动Niton手持式光谱仪在中国市场的快速发展。赛默飞将充分发挥自身的技术优势,创新能力以及服务平台,支持朗铎科技在Niton手持式光谱仪业务上的发展,进一步提高国内的工业检测服务水平,从而为广大中国客户的材质鉴定与检测提供全方位保障。”2014年赛默飞世尔与朗铎科技双方战略合作框架协议签约仪式 据悉,朗铎科技与赛默飞的战略合作伙伴关系渊源可以追溯到2014年。2014年下半年,朗铎科技首度携手赛默飞初获Niton手持式光谱仪在中国东北三省、西南五省、河北、山东等十个省市的代理权,这一年,朗铎科技首战告捷,以突出的业绩获得了赛默飞的认可;2016年初,朗铎科技又斩获Niton手持式光谱仪在西北、华北、华中等十二个省市的代理权,朗铎科技再次不负众望,创出骄人业绩,受到了赛默飞公司及高层领导的赞赏与肯定!朗铎科技遍布全国的代表处 赛默飞正是看到了朗铎科技的公司实力与RSP营销模式独有的商业价值,2017年伊始,赛默飞将Niton手持式光谱仪合金/地矿行业全国市场授权给朗铎科技。 随着朗铎科技与赛默飞战略合作伙伴关系的日益深化,展望双方未来的进一步深入合作与发展,朗铎科技将紧跟赛默飞的发展脚步,倾尽全力、再接再厉、不断丰富与加强对用户的服务,为双方面向未来的双赢合作谱写新的篇章!
  • 奥林巴斯合金分析仪揭秘东京奥运会奖牌成分
    众所周知,奥运会的奖牌分为金、银、铜三种,分别发给冠军、亚军以及季军。可是你知道吗?奥运会的金牌,并不是金子做的哦,其材质是“银”!国际奥委会其实对奥运会的奖牌有着详细的规定,对其原材料的规定是这样写的:第一名和第二名的奖牌主体是银质,至少纯度在92.5%之上,第一名的奖牌至少有6g的纯金镀层。从规定中我们就能够看出,奥运会金牌只是在表面镀6g以上的金而已,最终的底材依然是银。鉴别含金量其实除了奥运会的奖牌,很多号称“金银”的首饰、纪念品等都并非是纯金、纯银打造。如果将贵金属作为商品进行交易,那么有效鉴别其“真假”就显得尤为重要。XRF是一种可以迅速、轻松地确定贵金属化学成分、纯度和成色的无损检测技术,能够快速提供贵金属的克拉值。奥林巴斯的Vanta分析仪是一款手持式XRF分析仪,可以对包括黄金、铂金、白银在内的贵金属进行即时、无损的分析。Vanta分析仪可提供出色的精度和准确度,可以在购买黄金、销售或生产珠宝时,快速、准确地确定克拉值(贵金属含量)以进行质量控制和定价。Vanta的可定制的界面,使用起来简便直观,因此即使没有什么经验的用户,经过简短的培训,也可以很快掌握使用分析仪的方法。用户还可以将结果下载,快速制作成证书。据说,东京奥运会的奖牌是“从垃圾里捡出来”的,这是怎么回事呢?原来,在本届东京奥运会中,奥委会誓将”绿色环保低碳”的理念贯彻到底,将奖牌制作方式进行创新,首次使用回收的旧手机和家电来制作“绿色奖牌”,并且号召日本民众捐出自己的废旧电子产品,再从这些淘汰的“电子垃圾”中提炼奖牌所需的贵金属原料。像不像小时候经常听到门外在喊:“高价回收冰箱、彩电、洗衣机。”从2017年4月开始,日本用两年的时间在全国收集了约78985吨的小家电和621万部旧手机,从中提炼出32公斤的纯金、3500公斤纯银和2200公斤纯铜,从中已经获得制作奖牌所需的99.3%的黄金,85.4%的白银以及100%的铜。这项活动在日本收到了民众的广泛参与,日本全国放置了18000个收集箱,90%的地方当局都参与了这项活动。谈到日本制作的“绿色奖牌”,有网友调侃道:“不知运动员拿到奖牌之后,咬一口是不是有一股CPU的味道?”根据了解,电路板中除了含有30%的惰性氧化物及30%的塑料之外,还含有40%的金属,在金属含量中有0.1%的黄金量。一吨废旧的手机电路板可提取0.034g黄金,0.34g白银,25克铜等金属,而一吨的矿石也只能提取20g黄金,由此可见在废旧电路中提取的含金量非常可观。使用奥林巴斯手持式Vanta合金分析仪,用户可以对废料进行快速、准确的分拣,它可在1~2秒钟时间内对大多数合金的级别和纯金属进行可靠的辨别。Vanta合金分析仪装配有一个至少含25种元素的标准软件包,在数秒钟之内即可生成合金的化学成份信息,并确定合金的ID牌号。从简单的分拣到进一步的级别区分,Vanta都会提供极为精细的材料化学成份信息,从而快速精确地辨别纯金属和合金的级别。 (使用Vanta快速分析汽车催化剂中的铂族元素 )此外,Vanta合金分析仪还可应用于以下检测场景:基于硅和铝元素的低含量,分拣出重合金分析母板电子元件,识别含贵金属(银、金、钯等)的电子元件,分拣和辨别出有毒物质及含铅的焊料,评价细碎材料中的铜含量从回收流水线上快速分拣出含铅的玻璃与玻璃陶瓷制品,探测出有毒的元素分析含钯、铂、铑等贵金属的汽车催化剂材料在熔渣融化的过程中,监控熔渣的化学成份,从而对质量进行控制,并对熔炉的寿命进行预测。可分拣并评价从不同的融化过程中回收的熔渣。
  • 手持合金分析光谱仪可以检测铜合金材料吗
    铜合金具有出色的材料性能,可用于许多场景。在过去的数千年中,纯铜一直是最重要的金属之一,与其他金属相比,它的优点在于:导电性好、高导热率、强度和可塑性的杰出结合、在许多环境中的耐腐蚀性。  关于如何分类铜合金呢?  由于铜合金中的合金元素含量都不同,要测得准,光谱仪精度必须足够高,铜合金和铝合金、钢铁有所不同,它通常要对含量达到80%~90% 的材质进行检测。  手持光谱仪在铜合金材料检测中具有以下优势:  非破坏性检测:手持光谱仪可以通过物质的光谱特征来进行分析,而无需对样品进行破坏性测试或取样。这样可以保持材料的完整性和可用性,并节省时间和成本。  实时性和迅速性:手持光谱仪通常具备快速采集和处理数据的能力,可以在几秒钟内给出结果。这使得在现场或实时监测环境下,能够迅速获得铜合金材料的检测结果。  便携性和灵活性:手持光谱仪通常具有小巧轻便的设计,易于携带和操控。使用者可以随时随地进行检测,无需将材料送到实验室或专门设备的限制。  宽泛的应用范围:手持光谱仪可用于检测不同类型、形状和大小的铜合金材料,例如铜合金管、板、线等。同时,它也可用于其他材料的检测,具有较高的适用性。  数据准确性和可靠性:手持光谱仪通常采用先进的光谱分析技术,能够提供准确和可靠的检测结果。通过与预先建立的光谱数据库进行比对,可以准确确定铜合金材料的成分和特性。  赢洲科技作为仪景通一级品牌代理商,拥有完整的售前售后服务体系,如有仪器购买或维修需求,可联系赢洲科技为您提供原装零部件替换、维修。
  • 赛默飞推出Niton XL5手持式合金分析仪
    p   日前,赛默飞推出了一款比市场上现有的手持式合金分析仪( a href=" http://www.instrument.com.cn/zc/75.html" target=" _self" title=" " strong x射线荧光光谱仪,XRF /strong /a )更小、更轻的仪器Niton XL5,适用于制造业、材料鉴定和废金属行业中的管理者、经营者和质量控制人员用于检测金属中的化学成分。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201509/insimg/fb391124-cbb1-4f32-821c-032634b2ce20.jpg" title=" Thermo_Scientific_Niton_XL5_analyzer.jpg" width=" 300" height=" 319" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 300px height: 319px " / /p p   赛默飞Niton XL5测量速度快,且结果准确性高。该仪器仅重2.8磅(1.3千克),这种紧凑设计使得Niton XL5能够被带到难以到达的地区,测试覆盖率最大化,减少用户疲劳,并提供极低的检出限。另外,它还采用了一个新的电子处理器,能够实时显示结果 并提供了热插拔电池和旅行充电器,使得操作效率大幅提高。 /p p   “金属化学精确的质量控制测试正变得越来越重要,特别是在高增长的金属制造市场。” 赛默飞便携式分析仪器总经理兼副总裁Howard Kopech说,“Niton XL5提高了用户的工作效率,同时提供了一个强大的解决方案,帮助我们的客户提高了质量保证、质量控制和分析性能的水平。” /p p   Niton XL5通过蓝牙和GPS连接提供了增强的通信能力 当仪器被安装在测试站上的时候,赛默飞的NitonConnect companion PC软件能够提供简单的数据传输和遥视功能。 /p p   Niton XL5还提供: /p p   一个新的5 w的 x射线管,改进了轻元素的检测; /p p   同时具备微观和宏观相机,加强了数据收集; /p p   测试前,可以为不同的应用创建定制化的配置文件; /p p   一个新的用户界面,包括具有刷卡功能的触摸屏; /p p   提高了恶劣环境下的防护等级。 /p p   赛默飞手持式XRF“家族”包括现有的Niton XL2和NitonXL3系列,Niton XL5是其中的一份子。此外,新的Niton XL2 100G补充了金属快速识别仪器产品组合,旨在为客户提供经济、可靠和实时的结果。 /p p br/ /p
  • 单智伟团队7月《科学》刊文一作刘博宇:原位电镜研究镁合金的应用与启发
    p    strong 仪器信息网讯 /strong 北京时间7月5日凌晨,国际顶级期刊《Science》刊发西安交通大学单智伟教授团队最新研究成果:通过采用原位电镜纳米力学测试技术,表明塑性差并不是镁的固有属性,通过提高流变应力(如通过细化晶粒或提高应变速率)来促进位错形核和滑移,可能是行之有效的增塑方法。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 186px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/d367c37d-074a-416d-bf09-fd0a12a74a7b.jpg" title=" 2.jpg" alt=" 2.jpg" width=" 600" height=" 186" border=" 0" vspace=" 0" / /p p   成果刊发消息一出,便引起业界广泛的关注。西安交通大学官网关于此项成果报道的关注点击也已迅速破万。关于此次刊发成果,西安交通大学青年教师刘博宇博士为本论文的第一作者,博士研究生刘飞为共同第一作者,西安交通大学单智伟教授、澳大利亚莫纳什大学聂建峰教授和美国内华达大学李斌教授为共同通讯作者。参与该工作的科研工作者还包括西安交通大学张磊教授、博士研究生杨楠、西安科技大学翟啸波博士、美国麻省理工学院李巨教授、约翰霍普金斯大学马恩教授、内华达大学博士研究生杨洋。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/735ec5c6-2054-4877-9e5c-f6aa64e575f3.jpg" title=" DSC_0066_副本.jpg" alt=" DSC_0066_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 西安交通大学青年教师刘博宇博士进行报告 /span /p p   7月13日,该刊发成果的第一作者刘博宇博士在成都“中国材料大会”的“透射电镜材料表征与评价”专场进行了题为《原位电镜技术在镁合金腐蚀防护和强韧化设计方面的应用与启发》的演讲报告,并讲解到了7月5日刊发《Science》文章中的系列研究过程。作为大会合作媒体,仪器信息编辑全程听取了报告,受益良多。以下,笔者将刘博宇博士现场演讲内容进行整理,以期为相关领域科研工作者带来启发。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 338px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/8ff04357-11e9-47c1-bbbd-2d1a2289d189.jpg" title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" width=" 450" height=" 338" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 单智伟教授与团队成员一起讨论实验结果(图自西安交大官网) /span /p p    span style=" background-color: rgb(255, 0, 0) color: rgb(255, 255, 255) " strong “原位透射电镜技术”之于“金属结构材料研发” /strong /span /p p   直观来看,金属结构材料的研发与应用,往往是宏观的,看得见的,以米为单位的等 而原位透射电镜的观察与测试则是微观的,纳米的,原子的。两者似乎两不相干,从微观到宏观相隔着“世界上最遥远的距离”。但是,实际并非如此,如果我们合理找到研究的领域,去找到关键研究的问题,原位电镜技术在金属结构材料研究中可以发挥到非常巨大的作用。 /p p    strong span style=" background-color: rgb(255, 0, 0) color: rgb(255, 255, 255) " 为什么研究镁? /span /strong /p p   作为最轻质的金属结构材料,镁在航空航天、汽车、高铁、电子产品和医疗等领域具有广阔的应用前景。然而,相比于传统的金属材料,镁的塑性较差,型材和零件的变形加工困难,工艺成本高。这严重制约了镁作为结构材料的广泛应用。 /p p   镁,是最轻质的金属结构材料,密度与塑料相近。优点包括可降解易回收、电磁屏蔽、生物相容性、高阻尼等。在航空航天、汽车、高铁、电子产品和医疗等领域具有广阔的应用前景。各个国家也是十分重视,我国《“十三五”国家科技创新规划》也更是将镁基材料列为国家重点发展对象。 /p p   镁如此重要,为什么没有得到大家更多的关注呢?刘博宇将制约镁应用的瓶颈比喻为 strong “镁人病” /strong ,包括“皮肤病”之易腐蚀、“软骨病”之强度低、“脆骨病”之塑性差等,这些缺陷严重制约了镁作为结构材料的广泛应用。 /p p    strong span style=" background-color: rgb(255, 0, 0) color: rgb(255, 255, 255) " 原位电镜技术能做什么?能有什么启发? /span /strong /p p    strong 一、原位电镜技术应用之镁/镁合金防腐蚀新技术:对材料表面改性的启发 /strong /p p   镁易腐蚀的原因包括:自身属性(最活泼的结构金属材料)、原生氧化膜不致密等。所以人们在寻找一种致密、稳定、牢固的防腐蚀膜层。 /p p   在原位电镜研究过程中,有趣的发现了电子束活化CO2与MgO可以生成MgCO3。这就给与一个 strong 启发: /strong strong 如果活化CO2与Mg的表面MgO发生反应是否可以生成MgCO3的致密膜? /strong 按照这种设计理念,进行原位电镜实验,假设Mg十分活泼,放进电镜样品室马上可以在表面生成MgO,然后加以电子束,结果确实在Mg表面生成了致密的MgCO3。(此部分工作由王悦存博士开展) /p p   那么生成的MgCO3致密膜是否防护有效?接下来进行了去离子水浸泡验证实验,发现电子束活化CO2处理过的表面更加耐腐蚀。同时,对已经腐蚀的表面进一步进行活化CO2反应处理,发现同样可以生成致密MgCO3。并表明该反应过程透射电镜电子束辐照不是关键, strong CO2的活化 /strong 才是关键。 /p p    strong 二、原位电镜技术应用之镁合金的强化/高塑性设计:对晶体结构设计的启发 /strong /p p   在镁中, strong 形变孪晶 /strong 会在极低的应力下大量产生,导致低强度。解决的方案是“ strong 时效强化 /strong ”,即引入析出相,像钉扎位错一样钉扎孪晶界,提高强度。但研究发现,镁合金的时效强化效果较弱。 /p p   借助原位电镜研究发现,镁中存在特殊的孪晶界,类似水波,逐波移动,这也导致了宏观的低强度。根据这一观察结果,设计了一系列不同形貌的析出相,选取含有不同形貌析出相的镁合金,进行原位透射电镜纳米力学测试。观察析出相对孪晶的阻碍作用,对比强化效果。最终表明,颗粒和棒状析出相对孪晶的抑制作用有限,片层和网状析出相对孪晶的抑制效果良好。(此部分工作主要由孙楠博士开展) /p p    strong 三、原位电镜技术应用之镁合金增强塑性 /strong /p p   一般来讲,均匀的变形需要 strong 5个独立滑移系 /strong 。而镁中易开动的& lt a& gt 滑移仅提供4个独立滑移系,且均不能协调& lt c& gt 沿方向的应变。理论讲, strong & lt c+a& gt 位错滑移可提供5个独立滑移系,且可协调& lt c& gt 轴应变 /strong 。(如下图) /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 208px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/23e7b5ad-d3d2-4861-9a69-089389fd9203.jpg" title=" 3.jpg" alt=" 3.jpg" width=" 600" height=" 208" border=" 0" vspace=" 0" / /p p   但关于& lt c+a& gt 位错是否为有效的塑性载体,业界有不同的观点。 strong 主流观点 /strong 认为,& lt c+a& gt 位错不稳定,分解为不可动结构, strong 不承载塑性 /strong 。只能通过合金化提高塑性,加入某些特定元素,促进& lt c+a& gt 位错交滑和增殖,抑制分解。同时也有 strong 一些声音 /strong ,认为可以通过促进& lt c+a& gt 位错形核和滑移来提高镁合金的塑性。 /p p   在此背景下,高塑性镁合金的设计思路变得明了:如果主流观点是正确的,便 strong 制造更多的& lt c+a& gt /strong ;否则, strong 便放弃& lt c+a& gt ,或稳固& lt c+a& gt /strong 。但更为本质的问题,是需要解释这些性质背后的机理,这便要选择合适的研究方法。 br/ /p p    strong 为什么选择原位电镜技术的研究方法? /strong ——首先要了解传统研究方法的局限性:测试样本大都为块体、多晶材料(位错及孪晶会干扰对& lt c+a& gt 位错的分析);传统表征方法无法的到位错在三维空间的形态,导致争议性结果;无法原位观测位错行为,导致争议性结果;目前主要依赖计算机模拟,但模拟的结果与势函数、初始条件和模拟方法密切相关,可能与实施有偏差等。而结合这些局限性与实际需求,最终选择了原位电镜纳米力学测试技术。 /p p    strong 实验设计要回答哪些问题? /strong ——沿& lt c& gt 轴压缩,到底没有塑性?& lt c+a& gt 位错能滑移吗?能贡献塑性吗?& lt c+a& gt 位错究竟在哪(个滑移面上)?(此部分工作主要由刘飞博士开展) /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 384px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/c548aa6e-8b1b-49f4-93ac-f8d4a5e32304.jpg" title=" 4.jpg" alt=" 4.jpg" width=" 450" height=" 384" border=" 0" vspace=" 0" / /p p   原位电镜纳米力学测试发现, strong 镁不是天生就脆 /strong !镁有很大的沿& lt c& gt 轴的塑性应变,位错应该功不可没。接着揭示了& lt c+a& gt 位错的典型滑移行为,包括:半位错环长大、刃位错滑移(主流观点认为不可滑)、位错偶极子、位错反复滑移等。(如上图)同时三维重构研究发现,& lt c+a& gt 位错既可以在锥面1上滑移,也可以在锥面2上滑移,还可以发生交滑移。(如下图) /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 325px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/df3c1cf4-90e4-448f-ae26-d1ff4fb212fe.jpg" title=" 5.jpg" alt=" 5.jpg" width=" 450" height=" 325" border=" 0" vspace=" 0" / /p p    span style=" background-color: rgb(255, 0, 0) color: rgb(255, 255, 255) " strong 小结 /strong /span /p p   原位电镜技术在材料结构研究中,并不是遥不可及,可以为微观测试与宏观性能搭建桥梁,对许多科研工作带来启发。具体应用包括实时观测材料在受外界刺激下的响应(力、电、热、气氛及多场耦合)、揭示材料微观组织和缺陷演化与力学行为和腐蚀行为的内在联系、“破译”决定材料性能的关键“基因密码”等。 /p p    strong span style=" background-color: rgb(255, 0, 0) color: rgb(255, 255, 255) " 附:关于7月5日《Science》刊发文章 /span /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 170px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/8dbe3bab-c34b-45d2-a233-4841e840e3c4.jpg" title=" 6.jpg" alt=" 6.jpg" width=" 600" height=" 170" border=" 0" vspace=" 0" / /p p   当前主流观点认为,塑性差是镁的本征属性,原因是镁中的锥面位错(一种晶体缺陷)会自发地分解为不可滑移的结构,无法协调塑性变形。因此,提高塑性需要通过添加某些特定的元素来调节锥面位错的行为。但也有一些学者持不同观点,认为锥面位错是有效的塑性变形载体,只要能促进锥面位错的形核和滑移,镁的塑性就可以提高。上述争议直接影响到下一代高塑性镁合金的设计思路和技术路线,因而成为一个急需解决的科学难题。然而,由于锥面位错的几何形态和结构非常复杂,很难通过实验来全面地解析。此前的研究通常以计算机模拟为主,相关观点和推论均缺乏有力的实验证据。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 382px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/efd7c9cd-9c6b-4af6-b057-a855d3aece05.jpg" title=" 7.jpg" alt=" 7.jpg" width=" 450" height=" 382" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 图1 亚微米尺寸镁的大塑性变形 图2 实验观测到的塑性变形是由锥面位错滑移主导的 /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 图3 原位电镜捕捉到单根锥面位错的滑移 图4 三维图像重构帮助解析锥面位错的形态及其滑移面 /span /p p   针对上述难题,西安交通大学单智伟教授团队采用原位电镜纳米力学测试技术来解决样品几何形变、微观结构演化以及力学曲线三者之间一一对应的难题 选取合适的加载方向来消除其它位错的干扰 采用梯度样品设计来解决捕捉和表征单根位错难的问题 运用三维图像重构技术来解决位错滑移面不易确定的难题 并通过对比力学曲线的方式澄清了电子束影响的问题。得益于这些有针对性的实验设计,研究团队以令人信服的结果,证明了最起码对亚微米尺度的纯镁而言,各种类型的锥面位错(刃、螺、混合型)不仅可以滑移,而且可以导致非常大的塑性变形。与块体材料相比,微纳米样品呈现出更高的屈服强度和流变应力。因此,研究团队推测高应力促进了锥面位错的形核和滑移,进而提高了测试样品的塑性。通过进一步深入分析,不仅确定了位错的滑移面,而且还清晰地观察到锥面位错的交滑移、位错偶极子的形成以及位错往复运动等此前尚未报道过的重要现象。 /p p   该研究为完善镁的塑性变形理论提供了重要的实验数据,并为高塑性镁合金的开发带来新的启发。 /p p   该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、111计划2.0、中国博士后科学基金、陕西省重点产业创新链、西安交大青年拔尖人才计划和基本科研业务费等项目的资助。( strong 论文链接 /strong : a href=" https://science.sciencemag.org/content/365/6448/73" target=" _blank" style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " https://science.sciencemag.org/content/365/6448/73 /span /a )。 /p p   近年来,单智伟研究团队依托西安交通大学材料学院、金属材料强度国家重点实验室、西安交通大学微纳中心和陕西省镁基新材料工程研究中心,开展了一系列富有成效的基础研究、技术攻关和成果转化。2014年,发现了镁中不同于位错和孪晶的室温变形新机制,成果发表于《自然· 通讯》,并荣获美国TMS学会镁分会年度最佳基础研究论文奖 系统研究了镁合金中析出相形貌对孪晶行为的影响,并进而发展了一种判断镁合金强塑性的简单判据,成果发表于《材料科学技术》(封面推荐,2018) 发现通过活化二氧化碳,可以在室温下将镁表面的氧化层或腐蚀产物转变成一种致密的保护膜层,不仅可显著提升镁及其合金的抗腐蚀性和强韧性,而且大幅提高镁的抗氧化能力,从而发明了一种绿色、低成本镁合金涂层新技术,成果发表于《自然· 通讯》(2018),并获得国家发明专利授权 针对原镁冶炼工艺落后、自动化程度低和环境污染严重的现状,提出并验证了原本需要在真空条件下进行的原镁冶炼可以在常压进行,并与华西能源公司联合攻关,开展了原镁常压生产的工业化装置的开发。针对原镁杂质元素种类多、含量高、波动大的痼疾,从原子机理出发,开发出全新的工艺流程,可在不显著增加成本的情况下,从料球直接生产出99.99%以上纯度的高纯镁,革新了此前领域内普遍认为皮江法(硅热还原法)不能直接生产高纯原镁的认知。上述成果的推广和应用,有望从整体上提升镁基产品质量和性能。 /p p br/ /p
  • 飞纳电镜展会邀请|中国国际粉末冶金及硬质合金展览会
    飞纳电镜展位号:B047 我们诚邀您与飞纳电镜一起参加中国国际粉末冶金及硬质合金展览会,探讨最新的台式扫描电镜技术与行业解决方案。 1. Phenom ParticleX 全自动扫描电镜 —— 颗粒分析及过程控制的工业级解决方案 粉末的尺寸、形状和化学性能对于粉末床的行成、熔池和微观均质性可能会产生重大影响。ParticleX 以扫描电镜和能谱仪为硬件基础,可以全自动对大量粉末颗粒进行快速识别、分析和分类统计,为客户的研发以及生产提供快速、准确和可靠的定量数据支持。 Ti64 粉末 球形颗粒、卫星球颗粒和变形 / 团聚颗粒 用 ParticleX 对两批次的 Ti64 粉末颗粒粒度进行统计,获得粒度分布。并按照设定好的形态规则识别颗粒类型,分离出每种形态类型颗粒的粒径体积分布。 2. Phenom ProX G6 电镜能谱一体机 快捷,出众,可靠的电镜成像分析设备,最佳台式扫描电子显微镜,创新型用户使用界面,直观的操作方式,高分辨率背散射电子成像,EDS 能谱一体化设计。高性价比、操作简便、快速成像的飞纳台式扫描电镜成为工程师,技术员,研究员以及科教专家观测微米以及纳米结构的首选。 规格参数 放大倍数:350,000 X 分辨率:优于 6 nm 灯丝材料:1,500 小时 CeB6 灯丝 抽真空时间:小于 15 秒 探测器:背散射电子探测器(选配二次电子),能谱探测器
  • 客户成果 | 上海交通大学王俊教授:预制孪晶同时提高高熵合金强度和塑性!
    本文转自《材料学网》高熵合金是近年来发展起来的一种新型金属材料,由于其优异的性能引发了人们的关注。特别是,面心立方结构CoCrFeNi/CoCrFeNiMn HEAs具有优异的力学性能。然而,较低的屈服强度限制了其潜在的应用,通过阻碍位错运动(如细化晶粒或引入纳米析出相)来强化HEAs通常会牺牲其延性。因此,强度-塑性之间的trade-off关系不能仅通过位错主导的变形机制来克服。近年来,多种变形机制协同效应被证明其可有效解决这一问题。据报道,CoCrFeNiMn HEAs在低温(77 K)下由于塑性初始阶段存在平面位错滑移以及高应变下的纳米级变形孪晶等多种变形机制,使其强度和塑性同时提高。近日,上海交通大学王俊教授团队提出了一个有效策略,通过低温变形和退火来预制高密度孪晶以增加CoCrFeNi HEA的流变应力。在拉伸试验中,位错和孪晶的交互作用所产生的高流变应力激活了多种变形机制,实现了强度和延性的同时提高,这为设计高性能高熵合金提供了新的途径。相关成果以“Multiple deformation mechanisms induced by pre-twinning in CoCrFeNi high entropy alloy”为题发表在材料领域权威期刊Scripta Materialia上。(https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114266)该工作提供了一种通过激活多种变形机制同时提高CoCrFeNi HEAs强度和延性的新方法,即引入高密度孪晶。孪晶使流变应力超过临界孪晶应力,在室温拉伸变形过程中,即使只有5%的低应变,也会产生变形孪晶。此外,高流变应力激活了交滑移并形成微带。因此,CoCrFeNi HEA中位错滑移、微带和孪晶的多重变形机制有助于提高其强度、塑性和加工硬化能力,导致YS、UTS和εu分别提高到728 MPa、1015 MPa和23.2%。。图1. FeCoCrNi引入孪晶之后的微观结构(PTH)图2. 引入孪晶(PTH)和未引入孪晶(NTH)样品的拉伸曲线和加工硬化曲线图3. PTH样品在不同变形阶段的TEM图像,出现大量的变形孪晶。图4. PTH和NTH试样随应变增加的显微组织演化示意图。
  • 合金真的有那么难消解吗?Multiwave 5000 给你答案“NO”!
    合金真的有那么难消解吗?合金(alloy)是指一种金属与另一种或几种金属或非金属经过混合熔化,冷却凝固后得到的具有金属性质的固体产物。常用的合金有哪些常用的合金包括:耐腐蚀合金、 耐热合金 、高强度不锈钢等。尽管标准不锈钢不易腐蚀,但在条件苛刻的环境中,所造成的腐蚀仍可能会导致材料中出现孔隙。由于镍可有效提高耐高温的强度,而铬,硅和铝可提供抗氧化保护。人们通过添加适当分量的铬,钼,镍和其他合金金属,用以提供全面的腐蚀防护,改进不锈钢的质量,并提高对晶界腐蚀,点蚀,缝隙腐蚀以及应力腐蚀开裂的抵抗能力。高性能的合金材料具有高耐腐蚀性,耐热性,高强度等特征,并可应用于一些条件苛刻的环境,如脱盐,原子能,半导体,太阳能电池和燃料电池等先进技术领域。消解合金样品面临的挑战分析并测试合金中元素的组成和元素的含量成为控制合金材质的关键。合金的主要成分来自矿物冶炼,以镍铁合金为例,它的生产工艺在世界范围内比较成熟的是利用红土镍矿进行火法冶炼。火法冶炼镍铁指:在高温条件下,以C(或Si)用作还原剂,对氧化镍矿中的NiO及其他氧化物(如FeO)进行还原而得。除此以外,合金中还含有碳、硅、硫、磷等其他杂质,这对消解合金样品带来一定的挑战。然而在安东帕Multiwave 5000面前一切将变得非常简单安东帕Multiwave 5000系列微波消解仪试验方案仪器:Multiwave 5000,20SVT50 转子样品样品名称标准型号Hastelloy C22NiCr21Mo14WStainless Steel 1.4404EN: X2CrNiMo17-12-2Stainless Steel 1.4301EN: X5CrNi18-10FeTi 7039EN: X5CrNi18-10Ferrochrome 471EN: X5CrNi18-10Hastelloy C22是一种全能的镍铬钼钨合金,比其他的现有的镍铬钼合金拥有更好的总体抗腐蚀性能;不锈钢1.4404则更耐氯化物侵蚀,因此可在盐水环境中使用。该钢经过改良可加工,具有非常好的耐腐蚀性,通常用于建筑和建筑业,用于关键部件的应用;不锈钢1.4301具有基本的耐腐蚀性,故经常应用于日常产品中,例如橱柜、热水器、锅炉、汽车配件等;FeTi 7039和Ferrochromium 471是来自钢铁厂的工艺样品。FeCr合金作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢是航空、宇航、汽车、造船以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料 消解程序首先称取200mg细粉的样品至消解管中,过程中要避免由于静电吸引而弄脏容器壁。先添加HCl(盐酸),以防止样品钝化,几分钟后加入硝酸、氢氟酸。在加酸过程中,若发现有剧烈反应,应将样品在通风橱中静置待反应缓和,然后再继续添加酸。值得一提的是,并非所有种类的钢和合金样品都必须添加氢氟酸。 如果样品中含有硅,则HF的添加尤为重要。在添加了相应的酸和进行预反应之后,将容器密闭并插入转子中,开始消解程序。温度程序消解效果使用Multiwave 5000 成功地消解了200mg样品,用去离子水稀释至40 mL后,消化的溶液呈绿色(源自高Cr浓度)或呈浅黄色。 不论颜色如何,所有样品均被完全消解。样品消解效果样品消解效果样品消解效果⬅ 向左滑动试验结论配备Rotor 20SVT50的安东帕Multiwave 5000系列微波消解仪是一种功能强大的配置,可用于对苛刻的无机基质进行快速可靠的高端样品消解。本次试验成功地证明了Multiwave 5000可以方便地在常规基础上完全消化各种钢和高性能合金。Multiwave 5000系列配备的SmartVent技术以及SVT50容器可在高温下提供更多的样品量。SmartTemp技术可确保对反应性样品进行快速可靠的温度控制,在强力排气的情况下。SmartVent检测器可通过增加排气量来快速去除蒸汽。
  • 岛津EPMA在形状记忆合金中的应用
    形状记忆合金是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料。迄今为止,人们发现具有形状记忆效应的合金有50多种,在航空航天、机械电子、生物医疗等领域具有广泛的应用。下文将举例介绍电子探针(EPMA)在镍-钛形状记忆合金中的应用。图1. 岛津场发射电子探针EPMA-8050G岛津EPMA-8050G型电子探针(图1)搭载高质量场发射电子光学系统,结合岛津特有的52.5°高X射线取出角和全聚焦晶体,可以实现:01优越的空间分辨率EPMA-8050G可达到的更高级别的二次电子图像分辨率3nm(加速电压30kV)。(加速电压10kV时20nm@10nA/50nm@100nA/150nm@1μA)02大束流更高灵敏度分析可实现其他仪器所不能达到的大束流(加速电压30kV时可达3μA)。在超微量元素的检测灵敏度上实现了质的飞跃,将元素面分析时超微量元素成分分布的可视化成为现实。按原子比由Ti和Ni各占50%的合金称为镍-钛合金(Nitinol),具有良好的形状记忆性能和超弹性性能。形状记忆合金具有一个显著的特点,即变形到任意形状后,加热到相变温度(相变点)或更高时,能恢复变形前的原始形状,而超弹性合金则是在载荷作用下变形,在载荷消除后恢复原始形状。相变温度大致可以在0℃-100℃之间变化,主要通过改变Ti和Ni的合金原子比值或者加入1%或更少的第三相元素(比如Cr、Co、Cu等)。正畸金属丝是一种典型的镍-钛合金,具备形状记忆和超弹性性能,主要的选材差异在于根据患者的牙周状况和对疼痛的敏感程度来选择具有不同相变温度的矫正材料。图2. 展示了正畸金属丝中主要的合金元素面扫描图像及相分析结果,清晰可见材料基体的元素组成以及其中离散分布的微米级别的混合相结构。图2. 正畸金属丝中各合金元素面扫描图像及相分析结果选择三种具有不同相变温度的正畸材料分别进行定量分析,结果如表1所示,总含量低于1%的Cr元素存在较为明显的含量差异。表1. Af27、Af35、Af40型号正畸金属丝元素定量测试结果结合图3. 展示的三种不同型号的元素面扫描结果,可以更清楚地看到Cr元素含量的差异,同时离散分布的点状微结构中Ni元素被替代的情况也存在差别。图3. 各型正畸金属丝中的元素面扫描图像(a)Af27,(b)Af35,(c)Af40图4. 展示了放大条件下Af27材料中微结构的元素面扫描及相分析结果,表明多化合物混合相的存在。图4. Af27正畸金属丝中化合物相分析更多电子探针仪器信息和相关应用敬请关注岛津科技资讯通推文内容。本文内容非商业广告,仅供专业人士参考。
  • 不同系列的Delta手持式合金分析仪都能分析哪些合金材料中常见元素?
    Delta手持式合金分析仪都 能分析哪些合金材料中常见元素?这是许多合金材料商最想了解的事情,甚至有些废旧金属回收厂商也十分关注Delta手持式合金分析仪是否能够满足其在繁杂 的废旧金属堆里识别区每一个不同的废旧金属的含量价值。那么今天,我们就将从Delta手持式合金分析仪的型号以及不同型号都主要支持哪些元素的分析做一 个简短的介绍。 Delta手持式合金分析仪型号主要有三种规格,分别是: 经典型,DCC-2000手持式合金分析仪。 标准型,DPO-2000手持式合金分析仪。 高端型,DP-2000手持式合金分析仪。 这三种型号是目前合金分析仪中最常见的型号,也是伊诺斯手持式合金分析仪系列中销量比较好的几款(与之前的Alpha系列合金分析仪、Omega系列合金分析仪以及Explore系列合金分析仪比较而言)。 经典型,DCC-2000手持式合金分析仪采 用了单光速、ALLOY软件模式,SI-PIN探测器,靶材可选配AU,4W电流,X射线管。它能支持包含:Ti钛、V钒、Cr铬、Fe铁、Co钴、Ni 镍、Cu铜、Zn锌、W钨、Hf锆、Ta钽、Re铼、Pb铅、Bi铋、Zr锆、Nb铌、Mo钼、Ag银、Sn锡、Sb锑、Pd钯、Cd镉。 标准型,DPO-2000手持式合金分析仪采 用了三光速、ALLOY puls软件模式,标准型SDD探测器,探测面积达25MM2,靶材精选Ag或Au,4W X射线管。它能支持包含:AI铝、Si硅、P磷、S硫、Mg镁、Ti钛、V钒、Cr铬、Fe铁、Co钴、Ni镍、Cu铜、Zn锌、W钨、Hf锆、Ta钽、 Re铼、Pb铅、Bi铋、Zr锆、Nb铌、Mo钼、Ag银、Sn锡、Sb锑、Pd钯、Cd镉。 高端型,DP-2000手持式合金分析仪采用了三光速、ALLOY puls软件模式,超大型SDD探测器,探测面积达30MM2,靶材精选R h或Au,数据率提高12.5%,超大型SDD极大地改善Mg、Ai、Si 、P、S测试精度。在可测元素范围上与DPO-2000手持式合金分析仪相同。 以上测试元素范围仅为例举,许多非常见的元素Delta手持式合金分析仪依然可以分析.
  • 新材料情报,北京科技大学研发了高性能复杂浓缩合金(CCA)材料!
    【科学背景】轻量化和高强度材料的结合已成为现代工程领域的研究热点。这主要是由于对节能结构材料的需求激增,尤其是在交通运输等领域。然而,开发轻质且强度高的铝基合金面临着一个重大挑战,即其他轻元素在铝中的溶解度有限,这常常导致合金中出现脆性金属间化合物(IMCs),从而影响机械性能。为了克服这一问题,北京科技大学副校长、党委常委吕昭平教授、张晓宾副教授以及北京高压科学研究中心——上海分中心主任曾桥石研究员等研究者合作提出了一种新方法,即通过施加高温高压(HPHT)将脆性相转变为延展性固溶体,开发铝基复杂浓缩合金(CCA)。在这项研究中,科学家们成功地开发出一种具有单相面心立方(SP-FCC)结构的铝基CCA——Al55Mg35Li5Zn5,该合金在2.40 g/cm³ 的低密度下展现出了344×10³ Nm/kg的高比屈服强度(通常传统铝基合金约为200×10³ Nm/kg)。这一成果归因于高压下溶质元素与铝之间的原子尺寸和电负性差异的减小,以及高温和高压的协同高熵效应。该合金的强度提升主要来源于高固溶体含量和纳米尺度化学波动。这项研究不仅为开发轻量化单相CCA提供了新途径,也为在广泛的组成-温度-压力空间中探索具有优良机械性能的轻量化合金提供了新的可能性。【科学亮点】1. 实验首次开发了高密度(2.40 g/cm³ )和高比屈服强度(344×10³ Nm/kg)的Al基单相面心立方(SP-FCC)复杂浓缩合金(CCA),即Al55Mg35Li5Zn5。此项研究成功将多个脆性相转变为具有延展性的固溶体。2. 实验通过应用高压和高温(HPHT)技术,实现了从金属间化合物(IMCs)到单相固溶体的转变。这一过程依赖于高压下溶质元素与铝之间的原子尺寸和电负性差异的减少,以及高温和高压带来的协同高熵效应。3. 研究结果表明,单相CCA的形成主要归因于高固溶体含量和纳米尺度的化学波动,显著提高了材料的强度。传统铝基合金的比屈服强度通常约为200×10³ Nm/kg,而新开发的CCA则达到了344×10³ Nm/kg,显示了优异的机械性能。【科学图文】图1:原铸和高压高温(HPHT)合成的Al55Mg35Li5Zn5 样品的表征。图2:机械性能。图3:SP-FCC Al55Mg35Li5Zn5CCA 的变形行为。图4:高压下的相演变。图5:半径、局部原子应变(λ)、电负性和过量构型熵(SE)随施加压力的变化。【科学结论】本文通过应用高压和高温,我们成功将多个脆性相转变为铝基复杂浓缩合金(CCA)中的单相面心立方(FCC)结构,这一创新性方法有效克服了传统铝基合金中轻元素溶解度限制的问题。研究表明,高压下溶质元素与铝之间的原子尺寸和电负性差异减小,以及高温和高压引起的协同高熵效应,是形成单相CCA的关键因素。这一发现不仅提高了合金的强度,还揭示了高固溶体含量和纳米尺度化学波动对材料性能的重大影响。通过这种方法,我们在广泛的组成-温度-压力空间中探索到了具有优异机械性能的轻量化单相合金。这一研究不仅为铝基合金的设计和优化提供了新的思路,也为开发新型轻质高强度材料开辟了广阔的前景,具有重要的应用潜力。原文详情:Han, M., Wu, Y., Zong, X. et al. Lightweight single-phase Al-based complex concentrated alloy with high specific strength. Nat Commun 15, 7102 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-51387-6
  • 如何准确测定铝合金中的高浓度和低浓度添加元素?
    金属铝(Al)以其独有的特性广泛应用于众多各领域。将Al与硅(Si)、铁(Fe)、铜(Cu)和锌(Zn)等元素结合制成铝合金,通常非铝添加元素占总合金重量的15%。与纯铝相比,铝合金的物理特性得到明显增强,如具有更好的强度,更优异的导电性和焊接性等;也可添加不同的量的其它元素,得到具有特殊性质的铝合金。铝的大多数工业应用为铝合金,鉴于铝合金应用广泛和组分多样,伦敦金属交易所(LME)列出了四种铝合金组成规格,主要用于欧洲、亚洲和北美。在所列规格中,主要添加组分是Si、Cu、Zn和Fe,占组成重量的百分比通常大于1%。因此,必须以比其它元素更高的精度来测定这四种元素。珀金埃尔默Avio® 系列 ICP-OES是进行铝合金检测实验室的理想选择,可根据伦敦金属交易所的高水平和低水平铝合金规格要求测量铝合金中的添加元素。使用电荷耦合检测器(CCD),可同时提供背景和分析物测量;对于铝合金中的主要成分(高浓度添加元素)通过使用较长读取时间和线性插入法校准,可以获得±2%以内的准确度;对于次要成分(低浓度添加元素)通过使用较短的读取时间和线性法校准,可以获得±5%以内的准确度。本文使用Avio 200 ICP-OES测定LME规格要求的铝合金中的添加组分。欲详细了解Avio 200 ICP-OES是如何根据LME规格要求在测定金属铝锭中的杂质元素中体现其优越性,扫描下方二维码即刻获取《按照伦敦金属交易所指南使用Avio 200 ICP-OES分析铝合金中的添加元素》和《Avio 200 电感耦合等离子体发射光谱仪》产品手册。
  • 阳江合金材料实验室770万元购买1台透射电镜
    9月9日,阳江合金材料实验室公开招标购买1台透射电镜,预算770万元。  采购计划编号:441701-2021-01750  项目编号:0877-21GZTP01N525  项目名称:阳江合金材料实验室透射电镜采购项目  采购方式:公开招标  预算金额:7,700,000.00元  采购需求:  合同包1(透射电镜):  合同包预算金额:7,700,000.00元品目号品目名称采购标的数量(单位)技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)1-1显微镜透射电镜1(台)详见采购文件7,700,000.007,700,000.00  注:(1)其他详见招标文件第二部分“采购需求书”   (2)经政府采购管理部门同意,本项目采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品   (3)投标人须对本项目的所有内容进行投标,不允许只对部分内容进行投标   (4)品目名称:A02100301显微镜,透射电子显微镜   (5)本项目采购标的对应的中小企业划分标准所属行业为 工业 行业。  本合同包不接受联合体投标  合同履行期限:在合同签订生效后6个月内完成安装调试工作,交付用户方使用。  开标时间:2021年09月30日 09时30分00秒(北京时间)525阳江合金材料实验室透射电镜采购项目招标文件2021.9.9发售稿.pdf采购代理委托协议.pdf
  • 红外碳硫分析仪器适用于铁合金检测
    红外碳硫分析仪器适用于铁合金检测 铁合金行业是钢铁工业的重要行业,铁合金是炼钢的重要原料之一,是钢的组成成分。铁合金在炼钢冶炼过程中,有两个功能:一是脱氧,铁合金是脱氧剂的一种,是用量最大的脱氧剂,最普遍使用的一种。二是合金化,炼钢根据钢种加入各种各样的铁合金,生产各种各样优质钢、合金钢,以满足国民经济、国防建设的多种需要。 红外碳硫分析仪器适用于铁合金检测:由于铁合金功能所决定,与其他主要原料如铁水、生铁、废钢不同,铁合金是在冶炼结束后加入的,合金化有时是在脱氧后加入,有些是在全部精炼结束后加入。作为原料,铁水、生铁、废钢经过铁水预处理、冶炼、二次精炼,尽量去除有害元素,现代冶炼精炼技术已经达到很高水平。铁合金是贵金属,深脱氧后加入回收率高,作为原料最后加入,所以铁合金质量对炼钢质量的影响是直接的,而且多数是无法补救的。其有益元素和有害元素全部或大部成为钢的组成成分,影响钢的质量,这是炼钢质量控制难点之一。南京麒麟分析仪器有限公司专业生产的&ldquo 麒麟&rdquo 品牌电弧红外碳硫分析仪器可准确的检测铁合金中的各种元素含量。 QL-HW2000E( C )电弧红外碳硫分析仪器是在QL-HW2000C的基础上开发的,采用了优化和集成设计,其计算机程序仍使用HW2000C的软件,因此界面与HW2000C一样。它与QL-DL1型电弧燃烧炉配套使用、能快速、准确地测定铁合金中元素含量、钢、铁、合金及其它材料中碳、硫元素含量,特别适合与钢即合金钢、不锈钢的检测;该设备是集光、机、电、计算机、分析技术等于一体的高新技术产品,由于价格低廉,适用的材料品种多,测量范围宽,分析精度、准确度高,因此是中小型企业的最佳选择。 该产品是国际、国内先进技术融合的结晶、是集光、机、电、计算机、分析技术于一体的高新技术产品,多项技术国内领先,整机性能可与进口产品相媲美,2009年认定为江苏省名牌产品。具有测量范围宽、抗干扰能力强、功能齐全、操作简单、分析结果快速准确等特点。 产品专利号:ZL 2007 2 0040313.5] 南京麒麟分析仪器有限公司 2012.02.16
  • Retsch高能球磨仪Emax机械合金法制备半导体合金
    文章摘要: 机械合金化(Mechanical Alloying,简称MA)是指金属或合金粉末在高能球磨机中通过粉末颗粒与磨球之间长时间激烈地冲击、碰撞,使粉末颗粒反复产生冷焊、断裂,导致粉末颗粒中原子扩散,从而获得合金化粉末的一种粉末制备技术。本文以硅锗合金和碲化铋半导体材料合金化制备实验为例,介绍了高能球磨仪Emax的使用方法和技术优势,对合金样品制备的应用有借鉴作用。 传统方法制备不锈钢类合金要求高温下进行熔融,如果需求量很小抑或无法熔融,机械合金法就是一个很好的替代方法,传统上会用行星式球磨仪来完成。上世纪60年代末,美国国际镍公司用机械合金法第一次制备成功耐高温镍铁合金并以此申请专利。机械合金研磨需要有强劲的动能把固体粉末结合在一起,行星式球磨仪产生的高能撞击可以提供所需能量。在研磨球的撞击和挤压下,细粉颗粒会发生塑性形变并且焊合在一起。所以机械合金法可以弥补传统高温熔融无法制备的样品的不足,并且可以制备更大自由度混合比的样品。热电合金材料硅(Si)和锗(Ge)都是最通用常见半导体材料—是光电电池和晶体管产业的基石。硅锗合金材料性质如带隙可以由改变硅和锗混合比例来调整。热电合金材料用于制造航天热偶发电机,保证了空间探索和试验设备的动力供应。在商用热电材料领域,碲化铋(Bi2Te3)因其热电效能转化率高,是研究最多的材料,被用来做半导体制冷元件。 高能球磨仪EmaxEmax的转速能达到每分钟2000转,特殊设计的跑道型研磨罐可以产出更大的粉碎能。结合了高速撞击力和密集摩擦力,高能球磨仪的强劲能量输入可以做快速纳米研磨实验和机械合金应用。跑道型的研磨罐和偏心轮运动方式,有效保证了样品的混合,样品最后不仅可以磨得很细,粒度分布范围也会变很窄。内置水冷管路可以快速带走样品子啊研磨中产生的热量,保护样品免受过高温度影响,从而可以不像行星式球磨仪一样需要间歇停转,大大提高研磨工作效率。如果有更严格的控温需要,Emax还可以外接冷水机,进一步降低研磨温度(最低工作温度不能低于5摄氏度)。 图1:研磨前样品XRD 分析结果 Si(红)Ge(绿)整个扫描范围从10-60°,可以看出Si和Ge晶面特征峰。图2:研磨5小时后XRD分析结果 可以看出晶面特征峰已经偏移和合并,机械合金化已有效果图3:研磨5,8,9小时后XRD分析结果 晶面特征峰值会有所变窄和迁移,显示5-6小时的反应后机械合金反应已经基本完成原来硅和锗的机械合金化反应用是用行星式球磨仪进行的,但是会有很多问题导致结果不尽如人意。行星式球磨仪需要至少80分钟才能把样品处理到可以进行机械合金化的初始细度,接下来即使用中低转速400转/分也会导致样品在研磨罐中结块,无法使用其全部能量来进行机械合金反应。另一个问题是研磨罐过热需要间歇,在整个13小时的反应时间中需要额外加入至少90分钟停止时间。而高能球磨仪Emax自带水冷功能,高速运行也无需间歇,没有样品结块的现象,同时还大大提高了反应效率。 图4: 图 5:Bi和Te机械合金反应 1小时后XRD分析结果 图4为球料比10:1 (体积比)图5为球料比5:1(体积比) 机械合金法制备硅锗合金硅锗合金比为SI 3.63克 Ge2.36克,用50ml碳化钨研磨罐,10mm碳化钨研磨球8个(球料比10:1)。硅料和锗料的原始尺寸为1-25mm和4mm。2000转/分20分钟后,样品已经微粉化无结块现象。接下来1200转/分 9个小时(每隔1小时中间间歇1分钟后反转样品以避免样品结块)。机械合金反应前20分钟样品做了XRD定性和定量分析,Si和Ge的特征峰值都可以很清晰地辨认出来,说明碳化钨球几乎没有产生摩擦效应。在整个反应过程中合金始终保持微粉化,Emax的温度没有超过30℃。经过9个小时的反应后,整个样品基本消除了不定形态,呈微晶状态。机械合金法制备碲化铋研究不同球料比(10:1或5:1)对反应的影响,50ml 不锈钢研磨罐, 10mm不锈钢研磨球 10个。 球料比10:1的罐子中加入2.09克Bi和1.91克Te。 球料比5:1的罐子中加入4.18克Bi和3.83克Te。800转/分 70分钟(每10分钟间歇1分钟并反转),结果做了XRD分析。在经过近1小时机械合金研磨,Bi和Te的特征峰都有明显可辨的偏移,显示化合物Bi2Te3开始形成。球料比10:1的样品形成速度比5:1的更快,因为5:1样品中Te的特征峰值强度更大,说明10:1样品中的Te反应地更多。合金反应继续1200转/分3小时后,没有样品结块。和原来用混合研磨仪1200转/分 6.5小时制备相比,高能球磨仪Emax只需要2-3个小时候就能轻松完成任务。
  • 我国科学家发现材料非晶形成能力的新判据
    非晶合金(又称金属玻璃)兼具金属和玻璃、固体和液体的特征,呈现优异的机械、物理和化学性能,在高端装备、能源、信息等高技术领域有重要应用。然而,非晶合金是典型的多组元合金材料,其元素多样性和复杂性使得高性能非晶合金材料的按需设计极具挑战。某种合金在特定条件下形成非晶态材料的难易程度被称为非晶形成能力(GFA)。这一指标也是限制非晶合金工程应用的关键指标。在国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”重点专项支持下,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心柳延辉、汪卫华研究团队在前期研究基础上,实现了非晶合金新材料的高通量、流程化研发模式。研究团队及其合作者分析了5700余种合金的X射线衍射(XRD)图谱及其与非晶形成能力之间的关系,发现合金的非晶形成能力与XRD第一峰的峰宽(Δq)有明显关联。利用Δq-GFA判据,研究团队在Zr-Cu-Cr和Ir-Co-Ta合金体系中发现了非晶合金新材料,验证了这一判据的正确性。在此基础上,研究团队进一步探索了Δq-GFA判据的理论机制,发现宽Δq所反映的合金结构整体无序度与几种特定团簇的出现情况有关,团簇构型种类越多,越有利于在非晶结构中实现接近晶体的密堆度。由于每种团簇的原子间距不同,其结果即是Δq所反映的不同。上述研究成果改变了传统认为的单一特定团簇出现越多,非晶形成能力越强的研究结论,为认识非晶合金形成机理给出了新的方向。Δq-GFA判据的提出也为探索非晶合金新材料提供了便捷、实用、高效的新判据,可大幅提高研发非晶合金新材料的效率,与传统的“试错法”相比,效率提高200多倍。Δq在12种典型的非晶合金体系中的分布
  • 我国科学家发现材料非晶形成能力的新判据
    非晶合金(又称金属玻璃)兼具金属和玻璃、固体和液体的特征,呈现优异的机械、物理和化学性能,在高端装备、能源、信息等高技术领域有重要应用。然而,非晶合金是典型的多组元合金材料,其元素多样性和复杂性使得高性能非晶合金材料的按需设计极具挑战。  某种合金在特定条件下形成非晶态材料的难易程度被称为非晶形成能力(GFA)。这一指标也是限制非晶合金工程应用的关键指标。在国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”重点专项支持下,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心柳延辉、汪卫华研究团队在前期研究基础上,实现了非晶合金新材料的高通量、流程化研发模式。  研究团队及其合作者分析了5700余种合金的X射线衍射(XRD)图谱及其与非晶形成能力之间的关系,发现合金的非晶形成能力与XRD第一峰的峰宽(Δq)有明显关联。利用Δq-GFA判据,研究团队在Zr-Cu-Cr和Ir-Co-Ta合金体系中发现了非晶合金新材料,验证了这一判据的正确性。在此基础上,研究团队进一步探索了Δq-GFA判据的理论机制,发现宽Δq所反映的合金结构整体无序度与几种特定团簇的出现情况有关,团簇构型种类越多,越有利于在非晶结构中实现接近晶体的密堆度。由于每种团簇的原子间距不同,其结果即是Δq所反映的不同。  上述研究成果改变了传统认为的单一特定团簇出现越多,非晶形成能力越强的研究结论,为认识非晶合金形成机理给出了新的方向。Δq-GFA判据的提出也为探索非晶合金新材料提供了便捷、实用、高效的新判据,可大幅提高研发非晶合金新材料的效率,与传统的“试错法”相比,效率提高200多倍。
  • 天瑞仪器合金专用分析仪广州展会大放异彩
    6月23&mdash 25日,天瑞仪器参加广州琶洲展览馆举行的&ldquo 2011广州铜工业国际展览会&rdquo 。现场展出三款合金领域专用分析仪:P530手持式X荧光合金分析仪、EDX 3600H合金分析仪、EDX 2000H合金分析仪。 本次展会观众主要来自:钢铁冶炼、有色金属、贵金属检测等行业。别致的展台设计、精密的专业仪器吸引了众多用户咨询。 P530凭借其便携、轻巧的外形以及精准、快速的检测效果得到了客户的青睐。它是天瑞EDX-Pocket手持式系列中专用于合金成分分析的仪器,主要用于钢铁冶炼、有色金属、废旧金属材料回收、锅炉容器制造等行业。它可以检测硫(S)到铀(U)之间的所有元素。 EDX 3600H可满足对合金中微量轻元素的检测要求,采用全球领先的合金分析技术及智能真空系统,并结合低能光管配合真空测试,有效降低干扰,大大提高对Al、Si、P等轻元素的检测效果。 EDX 2000H采用下照式检测,可满足各种形状样品的测试需求,多种准直器和滤光片的电动切换,使得各种测试方式能灵活应用。高分辨率探测器和新一代的高压电源、X光管等核心部件的引入,有效提高检测的准确性和效率。 展会现场 P530手持式X荧光合金分析仪 EDX 2000H合金分析仪 EDX3600H合金分析仪 了解天瑞仪器:www.skyray-instrument.com
  • 标准解读 | 《汽车用高强韧类高真空压铸铝合金材料技术条件》
    近日,中国汽车工程学会正式发布团体标准《汽车用高强韧类高真空压铸铝合金材料技术条件》(T/CSAE 198-2021)。该标准由汽车轻量化技术创新战略联盟提出,苏州有色金属研究院有限公司牵头,联合中铝材料应用研究院有限公司、广东鸿图科技股份有限公司、安徽江淮汽车集团股份有限公司、中铝山西新材料有限公司、南通鸿劲金属铝业有限公司、重庆长安汽车股份有限公司、东风汽车集团有限公司等多家整车及材料企业共同研制。根据《中国汽车产业发展报告(2020)》的数据显示,2005年~2017年,我国交通行业的二氧化碳排放量始终保持稳定增长态势,占比从8%增长到10%。随着汽车保有量的增长,道路交通的碳排放增长速度较高。根据公安部统计的最新数据显示,2020年全国汽车保有量达2.81亿辆,已有70座城市的汽车保有量超过百万辆。汽车保有量的增长,导致交通行业碳排放量增长速度要远高于其他行业。相关预测显示,到2025年交通运输行业的碳排放量将在现有的基础上增加50%。2020年10月,由工信部指导编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》明确指出,我国汽车产业碳排放将于2028年左右提前达峰,至2035年,碳排放总量较峰值下降20%以上。在汽车行业,推动节能减排首要的任务之一是实现汽车的轻量化。目前我国正加快汽车轻量化进程,大力发展新能源汽车尤其是电动汽车,主要是通过车身连接件、电池托盘等结构件的铝化实现轻量化的目标。这些结构件对强度和韧性均提出了较高的要求,采用真空压铸技术和高强韧压铸铝合金制备汽车结构件越来越被主机厂接受。但是,我国目前仅有针对传统非承载压铸件的压铸铝合金材料标准,严重制约了我国汽车轻量化特别是新能源汽车的快速发展。因此,在这种背景下,汽车轻量化技术创新战略联盟提出制定汽车用高强韧类高真空压铸铝合金材料的团体标准,旨在通过本标准规范汽车用铝合金结构零件对压铸铝合金的整体要求,推动汽车轻量化行业的快速发展。本标准规定了汽车用高强韧类高真空压铸铝合金材料的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、贮存和运输。在术语和定义方面,通过定义一种压铸前快速抽出型腔中的气体,使模具型腔中的真空度不超过50mbar,确保液态金属在高压作用下,以极高的速度充填模具型腔,并在一定压力作用下冷却凝固而得到铸件的成形工艺,引出高强韧类高真空压铸铝合金材料,并将其定义为抗拉强度大于180MPa,屈服强度大于120MPa,同时伸长率大于8%,且适合于高真空压铸成形的铸造铝合金材料。在技术要求方面,主要从外观质量、化学成分、力学性能、含氢量、夹渣量、断口组织、显微组织七个方面对该压铸铝合金材料进行规定,其中化学成分对合金的Si、Fe、Mn、Mg、Sr、Cu、Ti等元素进行了规定,同时对杂质的单项和杂质的总和进行了规定。在力学性能方面包括金属型铸造和高真空压铸条件下单铸试棒的室温拉伸性能、硬度、冲击韧性及疲劳性能,并给出了推荐的的热处理工艺和力学性能。在含氢量方面规定了铸锭针孔度等级和含氢量的最大值,具体包括建议铸锭针孔度等级不低于二级,合金液中含氢量不超0.2ml/100gAl。在夹渣量方面,若客户对夹渣量有要求时,应在订货单或合同中注明具体等级,并规定不应低于二级,同时利用测渣仪进行定量判定,夹渣量等级满足90s内通过的铝合金液超过2200g或者夹渣统计不超过0.15mm2/kg铝液。在试验方法方面,化学成分的试验方法按照GB/T7999-2015的规定执行。力学性能的检测方法中,拉伸性能的试验方法按GB/T 228.1-2010的试验要求的规定执行,硬度的试验方法按GB/T229-2020中的规定执行,冲击韧性的试验方法按GB/T 231.1-2018的规定执行,疲劳性能的试验方法按GB/T3075-2008的规定执行。本标准充分考虑了汽车行业用到的高强韧类铸造铝合金材料,适用于汽车薄壁结构件用高强韧真空压铸铝合金材料标准,也适用于其它高强韧类铸造铝合金的评价内容、评价方法及评价标准,可为主机厂及压铸件供应商在汽车车身结构件方面提供选材及检测要求基准,对于规范其在汽车结构件上的应用有重要的指导意义。
  • 先进合金材料,“能力”永不过时
    先进材料产业是制造业转型提升的核心领域和重要支撑之一,主要解决国家重大战略需求和产业发展瓶颈,提升关键战略材料的保障能力,服务国家战略,政府主管部门出台了一系列支持新材料行业发展的政策。《中国制造2025》、《新材料产业发展的政策》等产业政策为相关产业发展提供了稳定的支持。先进铜及铜合金作为核心导体材料,广泛用于电子信息产业超大规模集成电路引线框架,国防装备的电子对抗、雷达、大功率微波管,高脉冲磁场导体材料,高速轨道交通用架空导线、大功率调频调速异步牵引电动机导条与端环,新能源汽车用电阻焊电极、电池材料、充电桩弹性材料,冶金工业用连铸机结晶器、电真空器件,电气工程用开关触桥和各种导线等。我国军用飞机配套的航空发动机及涉及发动机的维修包括涡轮叶片、涡轮盘等。这些部件主要由高温合金和钛合金制造。先进航空发动机高温合金使用量达到 50%以上,中信证券研究部预测我国军用航空发动机 2025 年对高温合金需求量将达到 16,578 吨。高熵合金是近年来发展起来的新型合金材料,有望突破传统材料的性能极限,已经成为近年来材料科学发展新的热点和方向之一。为促进国内先进合金材料的研究与发展,仪器信息网将于2022年8月10日组织召开 “先进合金材料”主题网络研讨会。依托成熟的网络会议平台,为先进合金材料相关研究、应用及检测的相关工作者提供一个突破时间地域限制的免费学习、交流平台,让大家足不出户便能聆听到精彩报告。会议日程报告时间报告题目演讲嘉宾9:30-10:00电子薄膜和集成电路用高纯铜及铜合金靶材及其检测技术冯先进(北京矿冶研究总院 研究员/高级工程师)10:00-10:30TBD程书莉(珀金埃尔默公司 首席无机分析应用科学家)10:30-11:00高熵合金加工成形技术张勇(北京科技大学 教授)11:00-11:30镍基单晶高温合金中拓扑密排相的形成机制杜奎(中国科学院金属研究所 研究员)演讲嘉宾(排名不分先后)参会方式本次会议免费参会,参会报名请点击会议官网或扫描二维码:https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/alloy2022/ 扫码报名赞助参会:扫码联系
  • 突破3D打印瓶颈,科学家提出无聚合物高精度金属与合金自由空间直写技术!
    【科学背景】随着纳米技术的发展,纳米尺度三维(3D)打印技术逐渐成为研究热点。金属和合金的纳米3D打印在电子学、纳米机器人和芯片制造等领域展现出了巨大的应用潜力。然而,传统的纳米制造方法面临着速度慢、微型化困难以及材料性能不足等挑战。例如,光刻技术在材料选择和处理速度上存在限制,且通常只适用于二维平面几何形状。尽管电化学方法能够实现高分辨率金属打印,但其复杂性和有限的材料选择使得其在工业应用中受限。为了解决这些问题,武汉大学Gary J. Cheng教授团队提出了一种基于双光子分解(TPD)和光学力捕获的新型无聚合物3D打印方法。这种方法利用超快激光诱导的TPD对金属前驱体进行分解,通过光学力快速组装纳米晶体,并进行超快激光烧结,从而实现了高分辨率(100纳米至358纳米)和高密度的金属、金属氧化物及多金属合金的3D打印。该技术不仅突破了光学衍射极限,还消除了对有机材料的需求和复杂的后处理工序。此外,激光诱导的局域表面等离子体共振(LSPR)进一步增强了光学力,促进了纳米晶体的聚集,形成了致密且光滑的纳米结构。实验结果表明,打印的Mo纳米线和Mo-Co-W合金纳米线在机械性能上表现出色,分别在抗拉和抗压强度方面优于传统制造方法。这一创新为高质量金属和金属氧化物的定制化3D打印开辟了新的技术路径,并在纳米电子学、纳米机器人和芯片制造等领域具有广泛的应用前景。【科学亮点】1. 实验首次实现了基于双光子分解(TPD)的无聚合物方法,成功进行了金属、金属氧化物和多金属合金的自由空间直接3D打印,分辨率达到100纳米。这一方法通过超快激光诱导TPD,将前驱体化合物中的金属原子分解为纳米晶体,并通过光学力驱动其快速组装,再通过超快激光烧结形成致密光滑的纳米结构。2. 实验通过激光诱导的局域表面等离子体共振(LSPR)增强了光学力,从而促进了纳米晶体的聚集,得到了更密集、更光滑的纳米结构,并成功实现了复杂的3D设计。3. 数值模拟揭示了LSPR诱导光学力在纳米颗粒组装过程中的关键作用。实验结果表明,打印的Mo纳米线具有优异的抗压和抗拉强度,而Mo-Co-W合金纳米线在抗拉强度方面表现更佳,展示了通过成分调整轻松实现结构性能控制的优势。【科学图文】图1:3D纳米打印过程及结构的工艺方案、机制、模拟与示范。图2:打印的金属、合金及金属氧化物的表征。图3:线性和曲线3D纳米结构。图4:Co晶格、Mo纳米线及合金纳米线的原位机械测试。【科学启迪】综上所述,本研究在激光增材制造领域中纳米尺度金属和合金的3D打印这一长期挑战中取得了突破。作者引入了一种基于TPD的无聚合物方法,实现了高密度金属、金属氧化物和多金属合金的自由空间直接3D打印,材料性能可定制,分辨率达100纳米。该技术利用超快激光照射下前驱体化合物的同时TPD,随后通过光学力驱动纳米晶体的快速组装及超快激光烧结,从而通过调整激光参数实现对晶粒形态和尺寸的精确控制。此外,通过激光诱导的LSPR增强光学力,促进了纳米晶体的聚集,形成更致密、更光滑的纳米结构,并实现了复杂的3D设计。作者的数值模拟深入理解了纳米颗粒组装过程中的物理原理,特别强调了LSPR诱导的光学力的作用。此外,该方法无需有机材料和复杂的后处理,突破了光学衍射极限,并提供了对材料性能的出色控制。力学评估显示了打印纳米线的优异性能。Mo纳米线表现出优异的抗压和抗拉强度,而合金纳米线则表现出更好的抗拉强度,突显了通过成分调整轻松实现结构控制的优势。参考文献:Wang, Y., Yi, C., Tian, W. et al. Free-space direct nanoscale 3D printing of metals and alloys enabled by two-photon decomposition and ultrafastoptical trapping. Nat. Mater. (2024). https://doi.org/10.1038/s41563-024-01984-z
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