DoNews8月4日消息（邵忱）一個科學家團隊已經3D打印了一種雙相納米結構的高熵合金，其強度和延展性超過了其他最先進的增材制造材料。這一突破可以為航空航天、醫藥、能源和交通領域的應用帶來更高性能的部件。這項工作是由馬薩諸塞大學阿默斯特分校和佐治亞理工學院的研究人員完成的。它由馬薩諸塞大學阿默斯特分校機械和工業工程副教授陳文和佐治亞理工學院機械工程教授朱挺領導，于8月3日發表在《自然》雜志上。
在過去的15年里，高熵合金（HEAs）作為材料科學的一種新范式已經越來越受歡迎。它們由五種或更多的元素以近乎相等的比例組成，為合金設計提供了創造近乎無限的獨特組合的能力。傳統的合金，如黃銅、不銹鋼、碳鋼和青銅，包含一種主要元素與一種或多種微量元素的組合。
3D打印，也被稱為增材制造，最近作為一種強大的材料開發方法而出現。基于激光的3D打印可以產生大的溫度梯度和高的冷卻速率，這是傳統途徑所不能達到的。然而，“利用增材制造和HEA的綜合優勢來實現新特性的潛力在很大程度上仍未被開發，”朱挺說。
佐治亞理工學院的朱挺小組領導了這項研究的計算模型。他們開發了雙相晶體塑性計算模型，以了解FCC和BCC納米顆粒所發揮的機械作用，以及它們如何共同作用，使材料增加強度和延展性。
“我們的模擬結果顯示，BCC納米顆粒的強度和硬化反應令人驚訝，這對于實現我們合金出色的強度和延展性協同作用非常關鍵。”朱挺說：“這種機理上的理解為指導未來開發具有特殊機械性能的3D打印HEA提供了一個重要的基礎。”
此外，3D打印提供了一個強大的工具來制造幾何上復雜和定制的零件。在未來，利用3D打印技術和HEA的巨大合金設計空間，為直接生產生物醫學和航空航天應用的終端部件提供了大量的機會。
