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中科院金屬研究所研制出新型鎂合金材料,可滿足精密儀器、航空航天等領域需求

發布時間:2020-05-26  來源:社會發展科技處

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  日前,針對航空航天、精密儀器等領域對于材料減震、吸能等方面的性能需求,中科院金屬研究所(以下簡稱金屬所)與美國加州大學伯克利分校、中國工程物理研究院開展合作,借鑒天然生物材料三維互穿微觀結構的理念,將鎂熔融浸滲至增材制造的鎳钛合金骨架,構築成輕質、高強、高阻尼、高吸能鎂—鎳钛仿生複合材料。相關研究成果近日發表于《科學進展》。 

  金屬所研究員劉增乾表示,科研團隊對自然界“結構—性能關系”的理解,爲設計綜合性能優異的新材料提供了獨到的思路。 

  據悉,與人造材料相比,天然生物材料的宏觀力學性能通常顯著優于其基本結構單元的簡單加和,本源在于其複雜、多尺度的自組裝結構。 

  除了高比強度、比剛度以及優異的導熱與電磁屏蔽等性能,鎂的阻尼性能顯著優于大多數工程金屬材料,甚至可比肩一些常用的高分子材料,但其強度與耐熱性明顯高于高分子材料,因此在減震、吸能、降噪等方面突顯優勢。 

    “镁及其合金的强度、刚度、塑性和断裂韧性仍低于钢铁和铝合金,且抗高温蠕变能力差,制约了其广泛应用。”刘增乾说,科研团队利用微观三维互穿仿生结构研制出新型仿生复合材料,不仅实现了镍钛增强相与镁基体在性能优势上的互补与结合,而且赋予材料形状记忆与自修复功能。 

  新型仿生複合材料通過多重機制分別提高強度和阻尼性能,突破了兩者之間的相互制約關系,實現了鎂合金的強度、阻尼和能量吸收效率等多種性能的良好結合,綜合性能優于目前已知的工程材料,有望成爲精密儀器、航空航天等領域需求的新型阻尼減震材料。 

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