韩国浦项工科大学(POSTECH)一支研究团队成功开发出一种性能卓越的镍基高熵合金,能在摄氏零下196度至摄氏600度的极端温差环境中,依然保持优异强度和延展性,显著扩大高端工业应用可能。新型材料可适用于航空航天、汽车及能源行业。
POSTECH材料科学与工程学系金相学教授金炯燮领导研究团队,推出这款被命名为“超适应体”(Hyperadaptor)的镍基高熵合金。该材料通过独特的内部结构设计,在极端温度下仍维持稳定的机械性能,打破传统金属材料性能受温度影响的限制。相关研究成果已发表在《Materials Research Letters》。
传统合金材料经常受制于有限温度范围,难以应对如火箭发动机、核电站涡轮等高低温剧烈变化环境。POSTECH团队运用高熵合金设计理念,通过加入镍、铁、钴、铬、铝及钛等多种金属元素,令材料在高混合熵作用下稳定固相结构。高熵合金包含五种或以上元素,并通过高混合熵原理强化热稳定性和机械性能。
这款新合金采用面心立方晶系(FCC)结构,提升材料延展性;而分布于内部的纳米级L1₂ 析出相,如同微型钢筋般加强支撑,有效防止变形。铝与钛的加入进一步强化热稳定性,使滑移行为在整个温度范围内保持一致。研究团队指出,无论在液氮低温(-196℃)或接近火山熔岩高温(600℃)环境,这款合金的抗拉强度和延展性变化极小,性能稳定如常。
研究主要作者朴孝珍博士强调,这款合金的稳定性为多个高要求领域带来应用潜力。火箭与喷射发动机在运行期间经历剧烈温差变化,汽车排气系统需要耐受高温环境,核电厂涡轮机与渠道则需承受长期高压高温,这款“超适应体”合金有望显著提升设备安全性与性能,降低热疲劳及材料老化风险。
金炯燮教授总结指出,这项研究突破了现有合金材料限制,开创“温度不敏感材料”新领域,并为开发能在极端条件下维持稳定性能的下一代材料奠下基础。
数据源:Cosmosmagazine