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莫納什大學利用X射線圖幫助打造強度更大/更輕鎂

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據外媒報道，澳大利亞蒙納士大學（Monash University）啟動了全球首個研究，發現一種技術可以用于制造強度更大、重量更輕的鎂合金，從而提高汽車和航空航天業產品的結構完整性。

蒙納士大學、澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）和重慶大學的研究人員在電子電壓較低的環境中，利用具原子分辨率的X射線圖，發現了孿晶邊界中合金元素偏析的模式。

工程師們一直都在尋找強度大、重量輕的材料，用于汽車、飛機和高速汽車，以提升燃料效率、空氣動力學、速度和重量負載。

此次研究成果意義重大，因為在熱機械加工和應用過程中，由于輕質鎂容易變形，因而鎂合金無法大規模地替代鋼。同時，其他合金如鋁和鈦也是如此。

蒙納士大學材料科學和工程系聶建峰教授表示：“輕質鎂具有巨大的節能和環保應用潛力，但是此類材料的偏析容易受到電子束的傷害。當溶質原子偏析成為單個原子柱時，會影響到鎂制品的成形性、變形性能和抗壓強度。”

但是我們證明，在較低的電子加速電壓（120 kV）下，而不是常用的300 kV電壓下，能夠利用具備原子分辨率的X射線圖來解決該難題。此外，我們進一步發現，新型偏析模式將邊界釘扎效應提高了30多倍，而且孿晶遷移的機制也從普遍接受的模式轉為新模式。

研究人員在研究中使用了由釹和銀組成的鎂合金，該合金在室溫和高溫下的機械性能都非常優越。研究人員發現，當孿晶邊界被釹和銀填充時，該合金的彈性應變達到極限，而剪切應力顯著改善，提高了33倍。銀和釹與鎂之間的電荷密度得以提升，表明了孿晶間的鍵合得到增強。當施加外力時，鎂被推向釹，同時遠離銀，因而形成了強度更大、重量更輕的合金。

聶教授表示：“我們的研究表明，從原子角度分析具有金屬合金（具復雜成分）的溶質偏析的結構和化學性是有可能的。”

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