據(jù)外媒報(bào)道，當(dāng)涉及到車輛制造的時(shí)候，鋁提供了非常理想的特點(diǎn)--輕質(zhì)和耐腐蝕。然而，它也可能會遇到一些麻煩，像反復(fù)、交替的壓力就會讓它的弱點(diǎn)顯現(xiàn)出來。這里不妨想象一下，如果反復(fù)彎曲回形針，最終它會出現(xiàn)斷裂。為此，澳大利亞科學(xué)家提出了一種解決方案--所謂的“疲勞失效”法，即通過修改鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)使其能自行修復(fù)這些弱點(diǎn)。
來自莫納什大學(xué)、領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的Christopher Hutchinson教授指出：“80%的工程合金失效都是由于疲勞。疲勞是由交替應(yīng)力引起的一種失效，這在制造業(yè)和工程行業(yè)中是一件大事?！?/span>
Hutchinson及其團(tuán)隊(duì)所進(jìn)行的這項(xiàng)研究是此類研究中的第一次，其重點(diǎn)研究了被稱為無沉淀帶(PFZs)的疲勞的潛在原因。這些薄弱環(huán)節(jié)是通過交替應(yīng)力在鋁合金中形成的，一開始只是微小的塑性點(diǎn)，然后會在最終使材料破裂之前形成裂縫。
Hutchinson和他的工程師團(tuán)隊(duì)試圖通過利用在交替應(yīng)力中產(chǎn)生的機(jī)械能來干預(yù)這一過程的早期階段。更具體點(diǎn)來說，該團(tuán)隊(duì)想出了一種方法來捕獲應(yīng)力作用于材料時(shí)形成的新粒子，然后利用這些粒子來加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)從而顯著推遲裂縫的出現(xiàn)。
這是通過一個(gè)“訓(xùn)練”過程來實(shí)現(xiàn)的，該過程模仿了材料上的張力，需要要重復(fù)幾百次。這樣做的好處是能在薄弱區(qū)域擁有更高濃度的細(xì)顆粒從而提高材料的屈服和抗拉強(qiáng)度，然后在操作過程中可以實(shí)現(xiàn)自我愈合。
研究人員表示，用這種方法修改起始組織可以顯著提高鋁合金的疲勞壽命。另外他們還指出，高強(qiáng)度鋁合金的疲勞強(qiáng)度很低，但它們獲得的好處卻最多，其疲勞壽命可以延長25倍。
相關(guān)研究報(bào)告已發(fā)表在《Nature Communications》上。
