麻省理工學院發現因極端撞擊而受熱強化的金屬現象

 

刊登日期:2024/9/11
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麻省理工學院(MIT)的研究團隊發現了一種金屬因極端衝擊而形成熱強化的現象。此發現可望擴大太空船或極超音速飛機的屏蔽、高速製造作業的先進設備等極端環境應用之材料設計。

MIT使用了銅、鈦、金等3種金屬板,將約10 μm的藍寶石微粒子以每秒數百公尺的速度照射金屬板,並透過超高速度攝影機觀測碰撞粒子的動作,測量了從金屬表面彈回的粒子速度變化,且計算傳遞到金屬板的能量。

在20℃、100℃、177℃不同溫度下進行實驗後,發現隨著溫度升高,藍寶石微粒子的反彈更加強烈,增加了金屬的強度。當金屬因高速移動物體而以極快的速度變形時,在高溫下強度變得更強而非減弱。隨著溫度升高,此效應加劇,在極端應力的條件下,一般非常柔軟的金屬銅在受到衝擊時變得與鋼鐵一樣堅固。

過去已有透過加熱增加強度的熱效應研究,但此次實驗首次提供了直接的實證數據。研究團隊認為熱效應起因於金屬原子移動引起的排列秩序。此項發現對於暴露在過大壓力之零件、設備的材料設計選擇具有重要意義。例如一般強度較弱的金屬若能以較低價格更容易地予以加工,將可望藉此擴大應用可能性。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/240808_metals-get-stronger.html
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