時間:2024年12月20日 分類:SCI論文百科 次數:
有作者想要了解:金屬材料方面TOP期刊,這一領域的刊物眾多,在這里摘錄了部分高校及科研單位發表的金屬材料top論文,發表論文的作者可作為參考:
1、西安交大前沿院多學科材料研究中心在Nature發表論文——發現新型金屬
西安交大前沿院多學科材料研究中心博士生徐治志等人基于該中心在國際上首次發現的應變玻璃的基礎研究成果,通過一種可規模生產的三步熱機械處理工藝,在商用Ti-50.8Ni合金中實現了一種帶有兩種馬氏體“種子”的獨特應變玻璃狀態DS-STG;該狀態的合金兼具變形強化帶來的超高強度(1.8 GPa)和通過馬氏體“種子”無形核成長帶來的超高柔性(10.5 GPa的超低彈性模量)和超大可逆形變(8%)。因此,該合金成功突破了高強度和高柔性不可兼得的原理性瓶頸,實現了“既強且柔”的罕見特性。
該合金同時具有應變玻璃合金的共同重要優點,即該特性能夠在-80℃到+80℃的寬溫域內維持不變,以及突出的高應變下抗疲勞特性;因此該合金有望滿足變形飛行器、超級機器人的溫域要求,所以極具工程應用前景。這種可規模生產的“既強且柔”的金屬合金可望對變形飛行器、超級機器人和人造器官等未來技術領域產生顛覆性影響。上述成果以“A polymer-like ultrahigh strength metal alloy” 為題于9月4日在Nature在線發表。
2、中科院金屬所,最新Science!
現代工業的幾乎所有領域,對輕質和堅固材料的需求都在穩步增長。即使只是將結構材料的重量降低幾個百分點,例如,在鋼中加入鋁或在鋁合金中加入鋰等輕質元素,都可以顯著提高能源效率,減少運輸應用中的排放。引入孔隙可能是實現輕量化最有效和最廣泛適用的方法。
然而,孔隙通常被認為制造過程中需要消除的缺陷,其存在會使材料的強度和延展性嚴重惡化。值得注意的是,與晶界等其他界面類似,孔隙表面也可以與位錯發生彈性相互作用,足夠小的孔隙能夠引起額外強化。因此,長期以來人們一直設想可以通過引入納米級孔隙來增強材料,類似于沉淀硬化或納米顆粒硬化。然而,合成具有均勻分散納米孔隙的材料面臨很大挑戰。例如輻射可以產生誘發大量缺陷,包括納米空洞或納米氣泡,使材料硬化但同時也會嚴重脆化材料,因此通常被認為是有害的。
基于以上研究背景,中科院金屬所金海軍教授(通訊作者)等人發現當金屬中的孔隙收縮到亞微米或納米尺度時,分散的納米孔可以在減輕重量的同時,增加材料的強度和延展性。他們通過一系列加工過程,包括腐蝕、壓縮和熱退火,將納米孔隙引入純金中,為開發新型輕質、高性能材料提供了一種廉價、環保的方法。相關研究成果以“Strengthening gold with dispersed nanovoids”為題發表在最新Science期刊上。
3、西安交大科研人員揭示鈦的超高本征斷裂韌性
西安交通大學材料學院韓衛忠教授課題組對純鈦的斷裂韌性進行了系統研究,發現鈦中的氧雜質是造成其斷裂韌性不足的主要因素。即使存在微量的氧雜質,也會抑制鈦中的變形孿生和位錯活性(Acta Materialia, 246 (2023) 118674),從而顯著降低裂紋尖端的均勻塑性變形能力。
研究團隊通過將氧雜質含量從商業純鈦的0.14 wt%降低至低氧鈦的0.02 wt%,實現了斷裂韌性從117 MPa∙m1/2提高至255 MPa∙m1/2。低氧鈦的斷裂韌性超越了已報道的所有商業純鈦及鈦合金的斷裂韌性,并且超過了大部分金屬材料的斷裂韌性。研究首次揭示了鈦的超高本征斷裂韌性,打破了鈦的斷裂韌性低于130 MPa∙m1/2的傳統認知,使低氧鈦成為目前已知最韌的金屬材料之一。
該工作以Uncovering the Intrinsic High Fracture Toughness of Titanium via Lowered Oxygen Impurity Content為題發表于國際著名學術期刊Advanced Materials(IF:27.4)。
4、浙大&名古屋大學Science:純鋁金屬納米線!
浙江大學巨陽教授聯合名古屋大學Yasuhiro Kimura教授在Science上發表了題為“Growth of metal nanowire forests controlled through stress fields induced by grain gradients”的論文,提出了一種新穎的生長技術,通過利用聚焦離子束(FIB)輻照誘導的局部晶粒粗化來克服傳統方法中的局限性。這種技術通過在固體薄膜中控制原子擴散,創造出高應力區域,為NW的生長提供了有效的驅動力和生長核。FIB輻照不僅增強了驅動力,還通過創建局部高應力區域來形成NW的生長通道。
此外,FIB輻照誘導的局部晶粒粗化和O、Ga雜質的分離,進一步控制了應力場、晶粒梯度及擴散蠕變,從而實現了在期望位置的大規模生長。這種新方法與傳統的碳納米管(CNTs)和半導體NW的構建方式類似,但它能夠生成高密度、垂直生長的單晶鋁(Al)NW forests。與其他無序平面網絡NW不同,這種單晶Al NW forests在氣體傳感器、生物標記物和光電組件等高性能納米器件中的應用具有廣泛的潛力。
5、北科大呂昭平、吳淵教授團隊《Nature》子刊:單相輕質高強高熵鋁合金
北京科技大學新金屬材料國家重點實驗室呂昭平、吳淵教授團隊與北京高壓科學研究中心曾橋石研究員合作,提出了一種新方法,通過高溫高壓手段,直接將鋁基CCA中的多種脆性相轉變為單相延性固溶體。成功開發出一種單相FCC結構的鋁基CCA,Al55Mg35Li5Zn5,其密度低至2.40g/cm3(低于大多數鋁合金 ~ 2.8g/cm3),比屈服強度達到344×103N·m/kg(目前鋁基合金通常約為200×103N·m/kg)。
分析表明,單相CCA的形成歸因于高壓下溶質元素與鋁之間原子尺寸和電負性差異的減少,以及高溫高壓條件下的協同高熵效應。超高的強度來自于單一FCC晶格中多種元素導致的固溶強化,以及納米級化學波動引起的位錯釘扎效應。相關工作以 “Lightweight single-phase Al-based complex concentrated alloy with high specific strength”為題在線發表在《Nature Communications》上。論文第一作者為博士生韓明亮。
6、界面工程優化半哈斯勒合金性能
中國科學院院士、西安交大材料學院材料強度組孫軍教授,材料強度組丁向東教授、武海軍教授與深圳大學通力合作在探究相界面工程作用于ZrNiSn基半哈斯勒熱電材料取得重要進展。此工作該鑒于現有研究中相界面引發的載流子遷移率降低問題,以及單一能量勢壘無法在全溫度范圍內提升態密度有效質量的局限性,團隊創新性地將原子層沉積(ALD)技術應用于Half-Heusler合金。通過精確控制界面,成功實現了相界面工程的重大突破。
團隊采用ALD技術在ZrNiSn基材料表面沉積TiO2層,并通過高溫燒結過程巧妙地形成了Ti-ZNSS層及ZrO2納米顆粒,構建出具有復合共格相界面的創新結構。進一步探究了這種復合共格相界面對電子和聲子傳輸的深遠影響,并通過精細的界面工程策略,有效調控了界面能量勢壘,實現了在全溫度范圍內對態密度有效質量的顯著提升。同時,利用共格復合相界面在散射聲子、降低晶格熱導率的同時,保持了較高的載流子遷移率,有效解決了傳統相界面技術導致的載流子遷移率降低問題,并克服了單一能量勢壘在高溫下篩選低能載流子效果降低的缺陷。
通過優化ALD涂層的厚度,實現了ZrNiSn基材料zT值的最大化,達到了1.3的高zT值,這一成果不僅刷新了熱電材料性能的記錄,也解決了傳統熱電材料中晶格熱導率與載流子遷移率強耦合的技術難題,為熱電材料的高性能化和實用化發展開辟了新的道路。相關成果以《相界面工程優化半哈斯勒合金性能》(“Phase interface engineering enables state-of-the-art half-Heusler thermoelectrics”)為題發表在Nature Communications上。
7、高強鋁合金仿生耐蝕設計
受魚類在受到外部刺激時會通過腺體自發分泌粘液來進行自我保護的自然現象啟發,中國科學院金屬研究所自然環境腐蝕研究部鄭玉貴研究員團隊提出了“內生沉淀劑為粘液,中空碳納米管為腺體,毛細作用為分泌驅動力”的仿生設計策略,成功制備出高強高耐蝕的塊體7075鋁基復合材料,抗拉強度高達~700 MPa,耐晶間腐蝕、剝落腐蝕和應力腐蝕性能優異,其強度和耐蝕性的綜合匹配超過了目前公開報道的其他鋁合金。
該材料在酸、堿、鹽環境中均具有極低的腐蝕速率,在強腐蝕性堿性介質中的腐蝕速率甚至比最耐蝕的純鋁還低133倍。優異的耐蝕性主要是因為毛細作用誘導沉淀劑自發從碳納米管中溶出并在表面富集,形成保護性膜層。運用上述仿生策略同樣研制出了兼具高強高耐蝕的2024以及6061鋁基復合材料,表明該策略具有可拓展性,有望能研發出其他高強高耐蝕金屬材料。
該項研究成果近日以“Nature-inspired Incorporation of Precipitants into High-strength Bulk Aluminum Alloys Enables Life-long Extraordinary Corrosion Resistance in Diverse Aqueous Environments”為題在Advanced Materials期刊上發表(2024,DOI: 10.1002/adma.202406506)。王政彬項目研究員和楊杰博士研究生為論文共同第一作者,鄭玉貴研究員、馬宗義研究員和成會明院士為論文共同通訊作者。