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据外媒报道，美国能源部橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）研究人员在3D打印合金中发现称为“负载改组（load shuffling）”的机制，可以为车辆设计性能更好的轻质材料。相关论文已发表于期刊《Acta Materialia》。

图片来源：ORNL

提高车辆能源效率的一种方法是使用铝基材料使车辆更轻。当ORNL的ACMZ（铝、铜、锰和锆）合金的某一种在高温下承受持续的机械应力发生变形时，研究人员对该材料进行了监测。

通过使用中子衍射，研究人员对材料的原子结构进行了研究，并观察到整体应力被合金的一部分吸收，但在变形过程中转移到了另一部分。这种来回改组阻止了某些区域的强化。

Michi等研究人员称，尽管体积分数高达近10%，合金中的主要强化相θ-Al2Cu在蠕变变形期间仍不提供载荷传递强化。相反，晶格应变演化提出了一种称之为“负载改组”的新机制，其中初始载荷沿着晶界从无沉淀物区域转移，而大多数θ-Al2Cu颗粒位于沉淀强化晶粒内部。

尽管缺乏载荷传递强化，制造的AM Al-Cu-Mn-Zr合金在300 °C下仍比具有类似成分的铸造合金具有更高的抗蠕变性。所提出的负载改组机制解释了在300 °C时观察到的L12-Al3Zr强化的缺乏，并有助于确定几种改善AM铝合金高温机械响应的策略。

ORNL研究人员Amit Shyam表示：“中子为研究多相结构材料的冶金现象提供了机会。我们对高温材料的研究有了新的进展，因此将能够设计出适用于极端条件的改进型铝合金。”

关键词： ORNL 3D打印合金 轻质材料 负载改组