研究人員發(fā)現(xiàn)第一種已知的在加熱時(shí)變得更具彈性的合金材料高熵Elinvar合金

中國(guó)香港城市大學(xué)的研究人員意外發(fā)現(xiàn)了一種能保持其硬度而不會(huì)隨溫度升高而軟化的合金，這是該類型材料領(lǐng)域中的首例。事實(shí)上，當(dāng)溫度接近1000K（727°C）時(shí)，高熵的Elinvar似乎變得更硬、更有彈性。目前還沒(méi)有其他已知的金屬被發(fā)現(xiàn)有這樣的表現(xiàn)。

材料的彈性模量量化了其在壓力下的彈性或非永久變形的阻力。彈性模量越高，材料就越硬并越難變形。直到現(xiàn)在，人們還認(rèn)為所有的金屬都會(huì)隨著溫度的升高而變軟，而這是由于熱膨脹造成的。

但這種化學(xué)成分復(fù)雜、排列成獨(dú)特、高度扭曲的晶格結(jié)構(gòu)的新合金并不遵循這一規(guī)則。事實(shí)上，它的彈性模量似乎隨著溫度的升高而上升。在其他金屬開(kāi)始軟化的地方，Co25Ni25(HfTiZr)50或叫做高熵Elinvar合金會(huì)變得更硬。該團(tuán)隊(duì)將此稱為 Elinvar效應(yīng)。

香港城市大學(xué)機(jī)械工程系的Yang Yong教授指出：“當(dāng)這種合金被加熱到1000K即726.85℃--甚至更高，它的硬度跟室溫下一樣，甚至比室溫下的硬度略高，并且它的膨脹沒(méi)有任何明顯的相變。這改變了我們的教科書(shū)知識(shí)，因?yàn)榻饘僭诩訜嵯屡蛎洉r(shí)通常會(huì)變軟?！?/span>

除了Elinvar效應(yīng)，這種金屬在室溫下還顯示出約2%的彈性極限--也就是說(shuō)，雖然你需要投入大量的能量來(lái)使它變形，但在出現(xiàn)任何永久性變形之前，它的變形量約是傳統(tǒng)晶體合金的兩倍。所以它非常有彈性，能夠儲(chǔ)存大量的彈性能量。

“由于彈性不會(huì)耗散能量，因此不會(huì)產(chǎn)生熱量，而熱量會(huì)導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障，這種超彈性合金將在高精度設(shè)備中發(fā)揮作用如手表和計(jì)時(shí)器，”Yang教授說(shuō)道，“我們知道，像月球表面的溫度從122℃到-232℃。這種合金將在極端環(huán)境中保持堅(jiān)固和完整，因此它將非常適用于未來(lái)在太空任務(wù)中在廣泛的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行的機(jī)械天文臺(tái)?！?/span>