莫纳什大学开发高强度铝合金 将疲劳寿命提高25倍

据外媒报道，澳大利亚莫纳什大学的工程师开发出了一种疲劳寿命提高25倍的高强度铝合金。对于运输制造业来说，本发明具有重要意义。

研究人员认为，高强度铝合金疲劳性能差是由于被称为“无沉淀区”（PFZ）的薄弱环节造成的。莫纳什大学材料工程系Christopher Hutchinson教授领导的一个团队开发了一种铝合金微观结构，可以修复操作过程中的薄弱环节。与目前最先进的合金相比，高强度铝合金的寿命可以提高25倍。铝合金是目前第二大最受欢迎的工程合金。与钢相比，它们重量轻（密度为三分之一），无磁性，并且具有优异的耐腐蚀性。在运输应用中，铝合金发挥着重要作用，因为它们重量轻，可以提高燃料效率。然而，与强度相似的钢相比，其疲劳性能非常差。Hutchinson教授说：“80%的工程合金失效是由疲劳引起的。交变应力引起的疲劳失效是制造业和工程行业的一个主要问题。”材料疲劳失效分阶段发生。在材料的薄弱环节，交变应力会导致微塑化（由于应力的永久变化）和局部塑化形式的累积损伤。局部塑化会引起疲劳裂纹，疲劳裂纹会逐渐扩展，最终导致材料断裂。研究人员使用商用AA2024、AA6061和AA7050铝合金，通过在早期疲劳循环中向材料施加机械能，修复PFZ微观结构中的薄弱环节，极大地延迟了局部塑化，避免了疲劳裂纹，提高了疲劳寿命和强度。Hutchinson教授表示，随着对高燃油效率、轻量化和耐用性的飞机、汽车、卡车和火车的需求持续增长，这些发现对运输制造业具有重要意义。研究表明，在动态载荷应用中，铝合金的微观结构设计发生了概念上的变化。他说， “我们并不是在设计一个坚固的微观结构，而是希望它在疲劳加载过程中尽可能长时间地保持稳定。相反，我们认识到动态加载可以改变微观结构。因此，我们设计了一个初始微观结构，它可能具有较低的静态强度，但会发生变化，并显著提高疲劳性能。从某种意义上说，这是在训练通过训练计划构建和修复代表薄弱环节的PFZ。这种方法是通用的，可以应用于其他含有PFZ的沉淀硬化合金。对于这些合金，疲劳性能是一个重要的考虑因素

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