材料發(fā)現的新方法發(fā)現了一類新的超硬合金

研究人員發(fā)現了一類新的極硬合金，采用新方法尋找結合了數據分析和電子顯微鏡的新材料。研究人員說，這些材料是由利哈伊大學的一個工程師團隊發(fā)現的，它們足夠強大，可以承受彈丸的嚴重撞擊，使其成為車輛或士兵的軍用裝甲。“這些合金有時具有相對于傳統(tǒng)合金的意外和優(yōu)越的機械性能以及增強的抗氧化性和磁性能，”該大學材料科學與工程和物理學教授，首席研究員Jeffrey M. Rickman告訴設計新聞。

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他說，里克曼和他的團隊采用了一種相當新的材料發(fā)現方法，稱為材料信息學，或者將數據科學方法應用于材料問題。他們將此與實驗工具(包括電子顯微鏡)結合起來，深入了解導致在新一類材料(稱為高熵合金(HEAs))中觀察到的行為的物理機制。

具體而言，研究人員將兩種互補工具結合起來篩選高等教育機構并確定有前景的高等教育機構：規(guī)范相關分析和具有典型相關分析啟發(fā)的適應度函數的遺傳算法。

他們使用存在機械性能信息的數據庫實現了這一過程，并突出了高硬度的新合金。他們通過比較預測硬度與在實驗室中使用電弧熔煉制造的合金，識別具有非常高的測量硬度的合金來驗證該方法。

“這里使用的方法確定了與數據庫中合金的機械性能最相關的因素，”Rickman說。“一旦定量地建立了這些相關性，就可以使用遺傳算法根據這些相關性來測試候選合金。

HEA是目前廣受歡迎的材料，也是材料科學家進行大量研究的主題，因為它們含有許多不同的元素 - 當它們結合在一起時 - 可能會產生具有Rickman所描述的優(yōu)質材料。

“我們認為我們開發(fā)的技術將有助于識別有前景的HEA，”Rickman說。“但是，我們發(fā)現合金的硬度值超過了我們最初的預期。它們的硬度值比其他更典型的高熵合金和其他相對硬的二元合金高出約2倍。”

該團隊在Nature Communications雜志上發(fā)表了一篇關于他們工作的論文。

Rickman說，Lehigh團隊的工作的具體價值在于證明團隊使用的發(fā)現過程對于從過多的可能性中識別有前景的材料非常有用。

“這些工具可以在各種環(huán)境中使用，以縮小大型實驗參數空間，從而加速尋找新材料，”他說。

Rickman告訴DesignNews，該團隊計劃繼續(xù)使用這些技術來識別具有其他所需特性的有前景的合金，這些特性超出了當前研究中所檢查的特性，如抗氧化性。

“這是可能的，因為這些方法非常普遍，”他說。“我們還致力于在這些復雜的合金中理解更好的質量傳遞，即擴散。”