据近期发表在《自然》杂志上的一项研究显示,美国与英国的科学家发现了一类在零下253°C的超低温环境下,仍然能保持出色抗脆断能力的铌钛基合金,并洞悉了其微观原理,这一发现有望让人类研制出适用于极端低温环境的新型金属材料。
具备体心立方(BCC)这种晶胞结构的材料,其强度虽然普遍较高,但大多存在低温脆性这一劣势。然而,该研究团队发现的这类铌钛基合金材料虽然也是体心立方晶体,但却能够在超低温环境下表现出出色的抗断裂能力。
为什么会存在这种反常现象呢?研究人员发现,核心在于这类合金在传统形变方式受阻时,其内部会形成纳米尺度的新微观结构,使得材料能够继续发生形变,而不是直接断裂。研究人员已经通过电子显微镜、计算机模拟等多种手段揭示了这类材料内部的微观结构变化,并弄清楚了不同机制究竟是如何协同作用,才使得这类材料在超低温状态下不发生脆断。
弄清楚了这一微观机制,科学家或许能够借此研制出新的抗低温脆性材料,此类材料未来可应用于航空航天、能源化工等领域。例如,液氦、液氢等物质的存储就需要强度极高又具备抗低温脆性的材料,若新材料在保持前述特性的同时又具备低密度特点,将能够降低储罐等低温容器的质量。


