1. Uppruni nafnsins
Sem vaxandi stjarna á sviði álfelgefna er fæðing hágæða málmblöndur (heas) nátengd hugtakinu óreiðu . en hvað er nákvæmlega óreiðu? Áður en þú afhjúpar leyndardóma með háum innvirkum málmblöndur, skulum við fyrst kanna heiminn óreiðu .
Hugmyndin um óreiðu var kynnt af þýska eðlisfræðingnum Rudolf Clausius í 1865. Í hitafræðilegum hætti er óreiðu færibreytur sem lýsir gráðu röskunarinnar í kerfinu-því meiri röskunin, því hærra sem óreiðu .}
Til að skilja þetta hugtak betur skulum við nota líkamsrækt (PE) sem dæmi:
Lágt innstreymisástand: Þegar allir nemendur klæðast sömu einkennisbúningi með aðeins nokkrum undantekningum, standa í snyrtilegum línum og framkvæma upphitunaræfingar í samsniðnu myndun, hreyfingarsvið þeirra er takmarkað og óreiðu kerfisins er lítið.}
Háþemuástand: Þegar nemendur klæðast ýmsum búningum, dreifast eftir að mynduninni er vísað frá og taka þátt í frjálsum athöfnum eykst hreyfingarsviðið og bekkurinn verður meira truflaður, sem leiðir til mikils innbyggðar ástands.}
Með hliðstæðum hætti getum við hugsað um hvern nemanda sem atómeiningu í ál . þegar atómum er raðað á skipulegan hátt, svipað og nemendur sem standa í myndun, er álkerfið í lágu innvirkni . Hins vegar þegar atóm er dreift af handahófi og færist frjálslega, ná kerfinu háu innsigli {.
Í samanburði við hefðbundnar málmblöndur, hefur þessi nýliði álfelgsins hærra entropy gildi .} því efnafræðingar sem nefndu það með mikilli innbyggðri ál . í þessu samhengi, „High Entropy“ vísar til mikillar efnis eða topologic kynnti hugmyndina um hágæða málmblöndur, við skulum kanna hvernig þetta heillandi efni fannst .
2. Uppgötvun á háum innifalinni
Grunnurinn að því að uppgötva hágæða málmblöndur var lagður strax á síðari hluta 18. aldar . þýska vísindamannsins og málmvinnslufræðingsins Franz Karl Achard framkvæmdi nýstárlega rannsókn þar sem hann útbjó röð margþættra málms sem innihélt fimm til sjö þætti {{4} Worldwide .
Það var ekki fyrr en 1963 sem prófessor Cyril Stanley Smith (Smith, 1963) tók eftir og greindi frá þessari rannsókn . byggt á núverandi tilraunaskrám, er nú talið að þetta hafi verið ein af fyrstu rannsóknum sem tengjast hágæða málmblöndur .
Því miður, vegna skorts á athygli, tafðist framfarir í mikilli innbyggðri málmblöndur í áratugi . það var ekki fyrr en á tíunda áratugnum sem áhugi á mikilli innbyggðum málmblöndur var endurstillt . árið 1993, vísindamenn við háskólann eru líklegri til að „ruglið,“ sem bendir til þess að Alloys með hærri orropy séu líklegri til að „ruglið,“ sem bendir til þess að Alloys með hærri orði. Skipulag . Um svipað leyti kynntu Taívanski fræðimaðurinn Yeh Jien-Wei og teymi hans nýstárlega álfelluhönnun hugtakshönnuð málmblöndur með mörgum aðalþáttum og háum blöndunareiningum, sem þeir nefndu hágæða málmblöndur .
Hins vegar tekur vísindalegar framfarir oft tíma . Þrátt fyrir kynningu á þessu hugtaki voru niðurstöður tengdra rannsóknarinnar óbirtar í mörg ár .
Að lokum, árið 2004, framkvæmdi prófessor Cantor frá Bretlandi tilraun þar sem hann bráðnaði með mikilli blönduðu sambúðamóti . furðu, í stað þess að mynda væntanlega myndlausa uppbyggingu, þróaði álfelgin mörg brothætt kristallað áfanga {{{}}} sem stangaðist á við órökstuddan meginreglu en staðfesti hönnunarkenningu yeh {{5 Discovery markaði formlega fæðingu með háum innvirkum málmblöndur .
Til að útskýra þetta heillandi fyrirbæri veitti prófessor Zhang Yong frá vísinda- og tækniháskólanum í Peking fræðilegri innsýn og lagði grunninn að frekari rannsóknum á heas . þar sem þá hafa miklar innkirtlar málmblöndur komið fram sem skínandi stjarna á sviði alloy efnum.}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {
Þegar rannsóknaráhugi vex hefur hugmyndin um hágæða málmblöndur hratt stækkað í skyld svið eins og:
Háandi keramik
Háþynningarþunnar kvikmyndir
Háþemu stál
Háþemu superalloys
Al-MG byggir hágæða léttar málmblöndur
Háþróandi harðar málmblöndur
3. Einstök einkenni með miklum þáttum
Hávirkar málmblöndur kynna skáldsögu sjónarhorn í álfelgum, byggð á stillingaraðilum meginreglunnar . Samanborið við hefðbundnar málmblöndur, er HEAS með áberandi hönnunarhugtök og einstaka eiginleika . Sérstakleiki þeirra er hægt að skilja frá eftirfarandi fjórum þáttum:
(1) Einkenni samsetningar
HEAS fella marga meginþætti til að kynna efnasjúkdóm, án þess að hafa ekki einn ríkjandi þátt . Ólíkt hefðbundnum málmblöndur, sem venjulega hafa aðal grunnþátt, samanstanda HEA af mörgum helstu málmblöndu . lykileinkenni HEA samsetningarhönnunar eru:
1. Málmblaðið verður að innihalda að minnsta kosti fimm mismunandi þætti .
2. Atómhlutfall hvers frumefnis verður að vera á bilinu 5% og 35% .
(2) Þróunareinkenni
Þegar líður á rannsóknir hefur hugmyndin um hágæða málmblöndur þróast í gegnum þrjú meginstig:
Fyrsta kynslóð heas:
Samanstanda af fimm eða fleiri málmblöndur .
Þættir eru jöfn (jöfn atómhlutföll) .
Uppbygging: eins fasa flókin solid lausn ál .
Önnur kynslóð heas:
Samanstanda af fjórum eða fleiri málmblöndur .
Hlutföll sem ekki eru jafnvægisþættir .
Uppbygging: tvöfaldur fasa eða fjölfasa flókin solid lausn ál .
Þriðja kynslóð heas:
Stækkað í þunnar kvikmyndir og keramik .
(3) Uppbyggingareinkenni
Þrátt fyrir marga frumefni þeirra mynda málmblöndur með miklum áhrifum tiltölulega einföldum fasa uppbyggingu við storknun . af handahófi uppleyst fast lausn er einkennandi uppbygging heas, oft sýnir:
Andlitsmiðjuðu rúmmetra (FCC) mannvirki
Body-Centered Cubic (BCC) mannvirki
Sexhyrndir lokaðir (HCP) mannvirki (HCP)
Að auki geta myndlausir áfangar einnig myndast í sumum heas .
Niðurstaða
Mikil innbyggðar málmblöndur tákna byltingarkennda framþróun á sviði álfelgefna . einstaka samsetningu þeirra, nýjar hönnunaraðferðir og efnilegir eiginleikar gera þær mjög dýrmætar fyrir næstu kynslóð byggingar- og virkni efna . með áframhaldandi rannsóknum, Hise er búist við að hann gegni gagnrýninum, og Biomed frá Aerospace og bifreiðum til orku til orku, og Biomedical, og Biomedical, og bifreiðar til orku, og rafeindatækna, og Biomedical frá Aerospace og Automotive til orku, til orku, og Biomedics, og Biomedics og Autantive Industries til orku, til “. reitir .
Mynd 1 Fasa uppbygging mikils óreiðu ál
(4) Staðfest frammistöðueinkenni
Rannsóknir hafa sýnt að hágæða málmblöndur (HEAS) hafa fjölmarga yfirburða eiginleika miðað við hefðbundnar málmblöndur . Sem stendur hafa fimm helstu árangursáhrif Heas verið vísindalega staðfest:
1. lág stafla bilunarorku
2. hitastöðugleiki
3. geislunarviðnám
4. tæringarþol
5. Mótun á árangursáhrifum
4. Hagnýtt forrit: Þar sem málmblöndur skína með miklum
Einstök hönnunarreglur með háum innbyggðum málmblöndur veita þeim úrval af framúrskarandi eiginleikum, þar með talið framúrskarandi lághita vélrænni afköst, tæringu og slitþol, háhita stöðugleika og óvenjulegir mjúkir segulmagnaðir eiginleikar . Við skulum kanna suma lykilatriði þar sem háir verkfræðingar Alloys Sýna Merking þeirra sem hægt er getu .
(1) Mjúk segulmagnaðir efni
Mjúk segulefni einkennast af því að ná hámarks segulmögnun með lágmarks ytri segulsvið . þau eru auðveld að segaze og afmagetize, sem gerir þau mikið notuð í raf- og rafeindabúnaði .
Rannsóknir hafa sýnt að ákveðin háþróuð álfelgur kerfi sýna framúrskarandi mjúkar segulmagnaðir eiginleikar . Að auki hjálpa þau til að vinna bug á göllum hefðbundinna mjúkra segulmagns, svo sem lélegra vélrænna eiginleika og óstöðugum steypuafköstum . Fyrir vikið, hafa HEAS mikla möguleika á forritum í rafmótorum, transformer og öðrum iðnaðarleyfi .
(2) Háhita málmblöndur
Háhita málmblöndur eru málmefni sem geta starfað við hátt hitastig og sértæk streituskilyrði í langan tíma . Þessar málmblöndur þurfa:
Óvenjulegur háhitastyrkur
Framúrskarandi oxun og hitauppstreymi
Góð þreytuþol og hörku í beinbrotum
Þeir eru ómissandi fyrir vélarhita íhluta . Rannsóknir benda til þess að hágæða málmblöndur sýni ótrúlegan hitauppstreymi og oxunarþol við hækkað hitastig . Þetta bylting býður upp á nýja möguleika til að þróa íhluti sem starfa í öfgafullum umhverfi, svo sem:
Vélar hverflablöð
Verkfræðiefni með háhita
(3) Hörð verkfærahúðun
Hörð verkfæri húðun felur í sér að setja mikla hörku, slitþolið álfelg þunnt lag á yfirborðsfleti til að vernda snúning, malun, plan og mala verkfæri . Mikil hörku og styrkur heas gerir þá hugsjón frambjóðenda fyrir slíka húðun, sem á áhrifaríkan hátt auka verkfæri afköst og langlífi . í raun að auka verkfæri afköst og langlíf {
(4) Háþemu ljóshitar umbreytingarefni
Ljósmyndun umbreyting vísar til þess að einbeita sér að sólargeislunarorku með ígrundun, frásogi eða öðrum aðferðum til að ná nægilega háum hita og uppfylla ýmsar orkuþörf .
Vegna hörðra þjónustuskilyrða ljómaefna verða þau að sýna:
Framúrskarandi stöðugleiki með háhita
Yfirburða tæringarþol
Lítill hitauppstreymisstuðull
Sterk veðurþol
Rannsóknir hafa sýnt fram á að þunnar kvikmyndir með miklum áhrifum á álfelgum hafa framúrskarandi tæringarþol og stöðugleika í háum hitastigi, sem gerir þær mjög efnilegar til að bæta skilvirkni ljóshitameðferðar og efla sólarorkuforrit.}
Mynd 2: Hitasöfnun rör af ljósmeðferð
(5) Léttar háir óreiðu álfelgur
Léttvigt er mikilvæg stefna til þróunar framtíðarefna . Á undanförnum árum hafa einnig verið rannsakaðir háir óreiðu málmblöndur fyrir létt efni og eru farin að vera markaðssett . algeng dæmi eru farsímamáli, farsímakort rifa og aðrir nákvæmar hlutar .
Mynd 3 Stimpling farsímahylki
(6) Önnur forrit
Háþemu málmblöndur hafa einnig mikla möguleika á nokkrum öðrum sviðum, þar á meðal:
Háandi suðuefni
Lítil virkni með miklum þáttum
Mygluefni
Hvataefni
Hálfleiðari dreifingarhindrunarlög
5. Framtíð með mikilli innbyggðri málmblöndur
Hvernig er hægt að þróa hágæða málmblöndur (heas)? Þessi spurning er aðal áhyggjuefni vísindamanna þegar framleiðir nýjan flokk efna . Að velja rétta rannsóknarstefnu er nauðsynleg til að ná hámarks framförum með lágmarks fyrirhöfn, sem gerir Heas kleift að gegna mikilvægara hlutverki í daglegu lífi og þjóðarvarnarforritum .}
Þegar litið er fram á veginn eru tvær lykilþróunarleiðbeiningar sem eiga mestan athygli:
(1) Að bera kennsl á hagkvæmasta afkomusvæði
Frá hefðbundnum málmblöndur til mikils innbyggðra málmblöndur, efni hafa þróast meðfram tilhneigingu til að auka entropy . Hins vegar benda tilraunaniðurstöður til þess að sambandið á milli blöndunar entropy og efnisafköst séu ólínuleg . á einfaldan hátt, hærri blöndunarfærni er ekki endilega í endanlega í betri Alloy frammistöðu .}
Að sækjast eftir hærri óreiðu ábyrgist ekki ótakmarkað hagræðingu efniseigna .}, þar sem óreiðu eykst, svo gerir fjöldi efnisþátta, sem hækkar framleiðslukostnað álfelgisins . sem þýðir að með áherslu á frammistöðu á frammistöðu sem dregur úr áföllum sem dregur úr ávöxtum, þar sem aukning á kostnaði við kostnaðinn sem er á frammistöðu á frammistað "Að missa bæði fjárfestinguna og útkomuna ."
Samkvæmt tölfræðilegum greiningum er hagkvæmasta svæðið ekki á háu álfelgu léninu heldur á mörkum milli meðalstórra málmblöndur og hágæða málmblöndur . Þetta svæði inniheldur efni eins og:
Háhita málmblöndur
Formlausar málmblöndur
Ryðfrítt stál
Miðlungs enga málmblöndur
Þessi efni bjóða upp á betra jafnvægi milli kostnaðar og frammistöðu, sem gerir þetta bráðabirgða svæði að mikilvægu svæði fyrir framtíðarefni þróun .
Mynd 4 „Hagkvæmni“ á álefnum
(2) Að þróa hágæða rannsóknaraðferðir
Mikil innifalin málmblöndur (HEAS) sýna framúrskarandi vélrænni eiginleika, háhitaþol, slitþol og tæringarviðnám, sem gerir þær mjög efnilegar á ýmsum sviðum . Hins vegar eru rannsóknir á mikilli innbyggðri álfimmum enn á fyrstu stigum og iðnaðarforrit eru enn vinna í framförum {{} Eiginleikar fylgja ekki línulegu sambandi við Entropy . Fyrir vikið er ómögulegt að hanna afkastamikil fjölþáttaefni byggð eingöngu á að blanda saman óreiðu .
Efnishönnun og þróun er tímafrekt ferli, svo að bæta skilvirkni rannsóknarinnar er lykilatriði í því að flýta fyrir framgangi heas .
Hlutverk tækni með mikla afköst
Í þessu samhengi verður notkun hátækni (HT) tækni nauðsynleg . en hvað er nákvæmlega með mikla afköst og hvernig getur hún flýtt fyrir efnisþróun?
Ef við berum saman álefni við haf og þróun nýrra álkerfa við veiðar, þá eru hefðbundnar undirbúningsaðferðir eins og að veiða með stöng, þar sem vísindamenn geta aðeins fengið eitt álskerfi í einu . Þetta „einn-í-tíma“ nálgun hægir verulega niður efnisrannsóknir .
Ímyndaðu þér að ef vísindamenn gætu varpað neti í stað þess að nota veiðistöng, sem gerir þeim kleift að ná mörgum álskerfi í einni tilraun . Þessi aðferð myndi auka rannsóknir skilvirkni . með mikilli afkastatækni fylgir svipaðri meginreglu, sem gerir kleift að þróa Parallel undirbúning margra álfelgis í einu og þannig dramatískt hröðun á þróuninni {{3}
Björt framtíð fyrir hágæða málmblöndur
Heas eru í örum vaxtarstigi, þar sem Kína kemur fram sem stórt afl í alþjóðlegum rannsóknum . í dag, þar sem hækkandi stjarna efnafræðinnar, heas heldur áfram að vekja athygli vísindamanna um allan heim .
Þrátt fyrir að margar áskoranir séu eftir, hafa þeir ekki hindrað vísindamenn frá því að ýta áfram . sem nýjum landamærum í álefnum, HEAS hefur gríðarlega möguleika og loforð um framtíðina . Mysteries þeirra eru að bíða eftir að verða afhjúpaðir og möguleikar þeirra eru takmarkalausir-eru tilbúnir til að kanna óþekktan ljómi þeirra?