據(jù)外媒報(bào)道，澳大利亞莫納什大學(xué)(Monash University)的工程師開發(fā)出一種疲勞壽命提高25倍的高強(qiáng)度鋁合金。對(duì)運(yùn)輸制造業(yè)來說，這一發(fā)明具有重要意義。

（圖片來源：phys.org）

　　研究人員表示，高強(qiáng)度鋁合金疲勞性能差的原因在于被稱為“無沉淀區(qū)”(PFZ)的薄弱環(huán)節(jié)。莫納什大學(xué)(Monash University)材料工程系Christopher Hutchinson教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)研制出一種鋁合金微結(jié)構(gòu)，能夠在運(yùn)行中修復(fù)薄弱環(huán)節(jié)（即為一種自我修復(fù)形式）。與目前最先進(jìn)的合金相比，高強(qiáng)度鋁合金的壽命可以提高25倍。

　　鋁合金是目前最受歡迎的第二種工程合金。與鋼相比，它們重量輕(三分之一密度)、無磁性、具有優(yōu)異的耐腐蝕性。在運(yùn)輸應(yīng)用中，鋁合金占有重要地位，因?yàn)樗鼈兒茌p，可以提高燃料效率。但是，與類似強(qiáng)度的鋼相比，其疲勞性能非常差。Hutchinson教授說：“80%的工程合金失效是由疲勞引起的。由于交變應(yīng)力造成的疲勞失效，在制造業(yè)和工程業(yè)是一大問題?！?/p>

　　材料疲勞失效是分階段發(fā)生的。在材料的薄弱環(huán)節(jié)，交變應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致材料微塑化(由于應(yīng)力發(fā)生永久變化)和以局部塑化形式累積存在的損傷。而局部塑化會(huì)催生疲勞裂紋，這些裂紋逐漸擴(kuò)展，最終導(dǎo)致材料斷裂。研究人員使用商用AA2024、AA6061和AA7050鋁合金，通過在疲勞早期周期中施加在材料上的機(jī)械能，修復(fù)PFZ微觀結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)，從而大大延緩局部塑化，并避免產(chǎn)生疲勞裂紋，提高疲勞壽命和強(qiáng)度。

　　Hutchinson教授表示，隨著對(duì)燃油效率高、重量輕、耐用的飛機(jī)、汽車、卡車和火車的需求持續(xù)增長(zhǎng)，這些發(fā)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸制造業(yè)具有重要意義。研究表明，在動(dòng)態(tài)載荷應(yīng)用中，鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)生了概念性變化。他說：“我們不是在設(shè)計(jì)堅(jiān)固的微結(jié)構(gòu)，并希望它在疲勞載荷期間盡可能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定，而是認(rèn)識(shí)到動(dòng)態(tài)載荷會(huì)改變微結(jié)構(gòu)，因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種初始微結(jié)構(gòu)，雖然可能靜態(tài)強(qiáng)度較低，但它會(huì)發(fā)生改變，并顯著提高疲勞性能?！?/p>

　　“從某種意義上說，這是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行訓(xùn)練，并通過訓(xùn)練計(jì)劃來修復(fù)代表薄弱點(diǎn)的PFZ。這種方法是通用的，可以應(yīng)用于其它含有PFZ的沉淀硬化合金。對(duì)這些合金來說，疲勞性能是重要考慮因素?！?/p>

（文章來源 蓋世汽車）