变形数百万次之后仍能恢复原状的合金

摘要

在向钛、镍、铜的合金中加入少许的钴之后,一个由多国研究人员组成的研究团队获得了一种新的形状记忆合金薄膜,这种薄膜在变形至少1000万次之后仍然能立即恢复原状。

变形数百万次之后仍能恢复原状的合金
在向钛、镍、铜的合金中加入少许的钴之后,一个由多国研究人员组成的研究团队获得了一种新的形状记忆合金薄膜,这种薄膜在变形至少1000万次之后仍然能立即恢复原状。这个发现意味着形状记忆合金在之前的基础上已取得巨大的进展,而之前最好的形状记忆合金只能承受1000次变形,之后就会由于结构损坏而失去形状记忆能力。


形状记忆合金,顾名思义即为拥有在被拉伸或挤扁之后能恢复原状的能力的合金。比如镍钛形状记忆合金,它被用于制作血管支架用于撑开血管或者用于制作正畸金属丝用于纠正畸齿。然而它在其他方面的用途却十分有限,因为它和其他的形状记忆合金在一定次数的变形之后就会永久变形或者断裂。新的合金薄膜显示出惊人的恢复力,甚至在破纪录次数的变形之后,仍然能恢复其最初的形状。

“这种合金是为能拥有更好的性能而被设计出来的,但是发现它有超长的疲劳寿命时我们非常惊讶,”马里兰大学的曼弗里德·伍提格说,伍提格和德国基尔大学的埃克哈德·柯万特一同领导了这项研究工作。“当你做这种工作时,你通常会期望把性能提高2倍或10倍。而这次的提升是令人震惊的,”伍提格说。

这种分子式为Ti54.7Ni30.7Cu12.3Co2.3的合金之所以能实现其惊人的抗疲劳能力,似乎是因为它能轻易地从一种结晶形态转变为另一种结晶形态,然后再变回来。薄膜含有析出相的Ti2Cu,嵌于基础合金中, 使结晶形态之间的互换变得容易。

 “在人们能想到的环境条件下,这种合金都显示出惊人的复原性,”明尼苏达大学的形状记忆合金专家理查德·D·詹姆士评论道。“另外使我感兴趣的是其中蕴含的能实现多相之间的互换的策略,”詹姆士补充道。“它可能是形状记忆合金自NiTi的发明之后出现的最重要的事件。”


形状记忆合金结晶形态的一种理论演示。红色代表一种结晶形态,其他颜色代表其他的结晶形态。


编译:雯熙她爸

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