オークリッジ研究所が、車両用の軽量素材をより良く提供するための3Dプリント合金メカニズムを発見

オークリッジ研究所が、車両用の軽量素材をより良く提供するための3Dプリント合金メカニズムを発見
出典: Gasgoo

アンタークティック・ベアは、米国エネルギー省オークリッジ国立研究所(ORNL)の研究者らが、3Dプリント合金で「ロード・シャッフル」と呼ばれるメカニズムを発見したことを知った。このメカニズムは、車両用のより優れた性能を持つ軽量素材の設計に利用できる。関連論文は、Acta Materialia誌に掲載されている。

画像提供: ORNL
車両のエネルギー効率を向上させる方法の一つは、アルミニウムベースの材料を使用して車両を軽量化することです。研究者らは、ORNL の ACMZ (アルミニウム、銅、マンガン、ジルコニウム) 合金の 1 つが高温で持続的な機械的ストレスを受けて変形する様子を監視しました。

研究者らは中性子回折法を用いて材料の原子構造を研究し、全体的な応力が合金の一部に吸収されるが、変形中に別の部分に伝達されることを観察した。この入れ替えにより、特定の領域が強化されなくなりました。

Michiらは、体積分率が約10%であるにもかかわらず、合金中の主な強化相θ-Al2Cuは、クリープ変形中に荷重伝達の強化をまだ提供していないと報告しました。代わりに、格子ひずみの進化は、「荷重シャッフリング」と呼ばれる新しいメカニズムを示唆しており、初期荷重は粒界に沿って析出物のない領域から伝達され、θ-Al2Cu 粒子のほとんどは析出強化された粒内に位置します。

荷重伝達強化が欠如しているにもかかわらず、製造された AM Al-Cu-Mn-Zr 合金は、同様の組成の鋳造合金よりも 300 °C で高いクリープ抵抗を備えています。提案された荷重シャッフル機構は、300 °C で L12-Al3Zr に観察される強化の欠如を説明し、AM アルミニウム合金の高温機械的応答を改善するためのいくつかの戦略を特定するのに役立ちます。

「中性子は多相構造材料における冶金現象を研究する機会を与えてくれる」とORNLの研究者アミット・シャム氏は言う。「高温材料の研究における私たちの新たな進歩により、極限条件での使用に適した改良型アルミニウム合金を設計できるようになるだろう。」

材料、車、合金、金属

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