韩国浦项科技大学(POSTECH)材料科学家近期开发出一种崭新的高熵合金(High-Entropy Alloy, HEA),能在从摄氏 -196°C 到 600°C 的极端温差范围内,仍维持优异的机械性能。这项技术突破预示着航空航太、汽车与能源产业的材料应用将迎来崭新局面。
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「超适应体」诞生:突破传统金属局限
开创下一代材料的新纪元POSTECH的跨学科研究团队由材料科学与工程系、钢铁技术研究生院与机械工程系的金炯燮(Hyoung Seop Kim)教授领导。他们提出一项崭新材料概念:「超适应体(Hyperadaptor)」,旨在克服传统金属在极端温度条件下性能剧烈波动的限制。
在日常生活中,我们常见金属对温度非常敏感——例如门把手在冬季冰冷刺骨,在夏季则灼热难握。这样的特性使得传统金属材料难以应用于如火箭喷射引擎、汽车排气系统或高温涡轮等高低温剧烈变化的场域。
新型高熵合金:恒定机械性能横跨800°C温差
这款新型镍基高熵合金包含镍、铁、钴、铬、铝与钛等元素,并采用面心立方(FCC)晶体结构,拥有良好的延展性与高强度。其卓越的稳定性来自合金内部均匀分布的奈米级L1₂析出物,这些微细颗粒有效抑制材料变形,同时维持滑移机制一致来调节应力,使材料的机械性能几乎不受温度影响。
研究指出,这款合金在从液态氮温度(-196°C)到高达600°C的广泛范围内,都展现出稳定的强度与延展性,为业界首见。
工业应用前景:从地面到太空
这种温度不敏感材料的潜力极大,特别适用于以下产业:
- 航空航太:如火箭与喷射发动机,需承受极端冷热循环。
- 汽车工业:如排气系统与高性能引擎部件。
- 能源产业:如发电涡轮、极端环境下的管道与热交换器。
材料在这些环境中能保持稳定性,不仅提高了设备安全性与可靠性,也有助于延长寿命与降低维修成本。
开创下一代材料的新纪元
金炯燮教授总结表示:「我们的高熵合金突破了现有材料的性能瓶颈,展现出一种新型的『温度不敏感』材料范式。『超适应体』不仅是一种新材料,更是一种新的设计理念,将为未来极端环境应用提供强大支撑。」
研究成果已正式发表于国际材料科学期刊《Materials Research Letters》,象征着高性能合金材料研发迈入新时代。
参考文献
- “Hyperadaptor;镍基高熵合金在宽温度范围内的温度不敏感拉伸性能”,作者:Hyojin Park、Sujung Son、Soung Yeoul Ahn、Hyojeong Ha、Rae Eon Kim、Jae Heung Lee、Hyo Moon Joo、Jung Gi Kim 和 Hyoung Seop Kim 和 Hyoung Seop,20255年快报。 DOI:10.1080/21663831.2025.2457346
- 韩国科学家研发出超级金属,极端温度下强度不减
- Korean Scientists Develop Super Metal That Remains Strong No Matter the Temperature
(首图来源:AI)
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