材料發(fā)現(xiàn)的新方法發(fā)現(xiàn)了一類新的超硬合金

研究人員發(fā)現(xiàn)了一類新的極硬合金，采用新方法尋找結(jié)合了數(shù)據(jù)分析和電子顯微鏡的新材料。研究人員說，這些材料是由利哈伊大學(xué)的一個(gè)工程師團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的，它們足夠強(qiáng)大，可以承受彈丸的嚴(yán)重撞擊，使其成為車輛或士兵的軍用裝甲。“這些合金有時(shí)具有相對于傳統(tǒng)合金的意外和優(yōu)越的機(jī)械性能以及增強(qiáng)的抗氧化性和磁性能，”該大學(xué)材料科學(xué)與工程和物理學(xué)教授，首席研究員Jeffrey M. Rickman告訴設(shè)計(jì)新聞。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)包括將工業(yè)設(shè)備連接在一起并可能將它們連接到外部系統(tǒng)的組件和系統(tǒng)。在本課程中，我們將介紹通信組件，并討論它們?nèi)绾位ミB和架構(gòu)。

他說，里克曼和他的團(tuán)隊(duì)采用了一種相當(dāng)新的材料發(fā)現(xiàn)方法，稱為材料信息學(xué)，或者將數(shù)據(jù)科學(xué)方法應(yīng)用于材料問題。他們將此與實(shí)驗(yàn)工具(包括電子顯微鏡)結(jié)合起來，深入了解導(dǎo)致在新一類材料(稱為高熵合金(HEAs))中觀察到的行為的物理機(jī)制。

具體而言，研究人員將兩種互補(bǔ)工具結(jié)合起來篩選高等教育機(jī)構(gòu)并確定有前景的高等教育機(jī)構(gòu)：規(guī)范相關(guān)分析和具有典型相關(guān)分析啟發(fā)的適應(yīng)度函數(shù)的遺傳算法。

他們使用存在機(jī)械性能信息的數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)了這一過程，并突出了高硬度的新合金。他們通過比較預(yù)測硬度與在實(shí)驗(yàn)室中使用電弧熔煉制造的合金，識別具有非常高的測量硬度的合金來驗(yàn)證該方法。

“這里使用的方法確定了與數(shù)據(jù)庫中合金的機(jī)械性能最相關(guān)的因素，”Rickman說。“一旦定量地建立了這些相關(guān)性，就可以使用遺傳算法根據(jù)這些相關(guān)性來測試候選合金。

HEA是目前廣受歡迎的材料，也是材料科學(xué)家進(jìn)行大量研究的主題，因?yàn)樗鼈兒性S多不同的元素 - 當(dāng)它們結(jié)合在一起時(shí) - 可能會(huì)產(chǎn)生具有Rickman所描述的優(yōu)質(zhì)材料。

“我們認(rèn)為我們開發(fā)的技術(shù)將有助于識別有前景的HEA，”Rickman說。“但是，我們發(fā)現(xiàn)合金的硬度值超過了我們最初的預(yù)期。它們的硬度值比其他更典型的高熵合金和其他相對硬的二元合金高出約2倍。”

該團(tuán)隊(duì)在Nature Communications雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于他們工作的論文。

Rickman說，Lehigh團(tuán)隊(duì)的工作的具體價(jià)值在于證明團(tuán)隊(duì)使用的發(fā)現(xiàn)過程對于從過多的可能性中識別有前景的材料非常有用。

“這些工具可以在各種環(huán)境中使用，以縮小大型實(shí)驗(yàn)參數(shù)空間，從而加速尋找新材料，”他說。

Rickman告訴DesignNews，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃繼續(xù)使用這些技術(shù)來識別具有其他所需特性的有前景的合金，這些特性超出了當(dāng)前研究中所檢查的特性，如抗氧化性。

“這是可能的，因?yàn)檫@些方法非常普遍，”他說。“我們還致力于在這些復(fù)雜的合金中理解更好的質(zhì)量傳遞，即擴(kuò)散。”