美研究“自我修复”金属 可提高飞机寿命

【中钨在线新闻网-钨新闻】

据中国国防科技信息网报道，美国麻省理工学院的研究人员最初认为这一定是错误：在某些条件下，对一块破裂的金属施加拉力——也就是说，施加一个预期是将金属拉断的力——却产生了相反的结果，导致裂纹闭合，边缘融合在一起。

　　研究生Guoqiang Xu和材料科学与工程教授Michael Demkowicz研究了此现象。

　　“当裂纹不是扩展而是闭合的时候，我们不得不回去检查一下，”Demkowicz说，“首先，我们发现事实上什么都没错。下一个问题是：‘为什么会这样?’”

　　答案在于，金属晶体微结构中晶界与裂缝如何相互作用——在本例子中为镍，它是用在极端环境如深海油井中的“超合金”的基础。

　　通过创建一个微结构的计算模型，研究其对各种条件的响应，“我们发现有一种机制原则上可以在任何外加应力情况下闭合裂缝，”Demkowicz说。

　　发现了这个机制，研究人员计划研究如何设计金属合金，使裂纹在载荷作用下可以闭合和修复。控制合金微结构的技术已经存在，Demkowicz说，所以现在最重要的是搞清楚如何达到一个预期的结果。

　　“这是一个我们刚刚开发的领域，”他说，“你怎么设计一个微观组织来自我修复?这是非常新的。”

　　这项技术可能也适用于影响金属的其他类型的失效机制，如塑性流动不稳定性——类似于拉伸一块太妃糖，直到它断裂。工程金属的微观结构产生旋转位移可以减缓这种类型失效的发展，Demkowicz说。

　　这些失效是“很多材料的寿命限制”，Demkowicz说，包括用于飞机、油井和其他重要工业应用的材料。金属疲劳，例如——产生的原因是纳米裂纹随时间的积累——“可能是结构金属最常见的失效模式”，他说。

　　“如果你能找出如何防止这些纳米裂纹，或一旦形成立即修复，或阻止它们的扩展，”Demkowicz说，“这将可以用来提高组件的寿命或安全。”