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利用剪切力設(shè)計高性能金屬

2023年02月04日 13:20:02      來源：云南昌暉儀表制造有限公司 >> 進(jìn)入該公司展臺      閱讀量：30

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生活中除了常見的重力、壓力、離心力等，還有一種力是剪切力。剪切力是一種不對齊的力，將物體的一部分推向一個特定的方向，而將物體的另一部分推向相反的方向。比如一塌書在頂部被一個方向推，另一個則在底部使書產(chǎn)生滑動。



在工業(yè)應(yīng)用中，剪切力也有大作用，比如在制造高性能金屬方面。剪切力不僅會改變金屬形狀，也會對金屬的原子進(jìn)行重新排列，但對每一種金屬來說，重新排列的方式不同。原子排列可以影響金屬的強(qiáng)度、塑性和導(dǎo)電性等性能，因此更好地理解原子在剪切過程中如何移動，對于設(shè)計具有特定性能的金屬，如高性能合金，有著重要作用。



為了制造高性能合金會有意施加剪切力，一方面這種力如果控制不當(dāng)可能會破壞金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致性能失效。但另一方面，如果控制得當(dāng)，也能從根本上改變金屬的微觀結(jié)構(gòu)，從而改善性能，但究其原因仍是個謎。
……

打個比方，如果你給一個運(yùn)動員在跑步開始和結(jié)束時分別拍一張照片，只看這兩張照片的話并不會認(rèn)為他確實跑步了。但如果拍下運(yùn)動員跑步的整個過程，就會直觀看到他跑了多遠(yuǎn)。

與剪切力改變原子排列過程一樣。如果我們能準(zhǔn)確地理解在剪切變形過程中金屬在原子水平上發(fā)生了什么，我們就可以將這些知識應(yīng)用于具有特定性能的合金材料設(shè)計中。

為了一探究竟，研究人員使用透射電子顯微鏡記錄了在剪切變形過程中金屬內(nèi)部原子的單個行是如何移動的。

他們從研究黃金開始，在剪切力作用下，黃金晶體被分成了更小的顆粒，其中晶體存在的天然缺陷改變了剪切變形移動原子的方式。



金屬在變形過程中普遍存在缺陷，缺陷的存在影響了剪切力會改變原子的運(yùn)動方式，從而產(chǎn)生不同的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而產(chǎn)生不同的性能，如強(qiáng)度和塑性。

這就是為什么了解剪切力如何移動金屬原子的排列，以及影響金屬的整體微觀結(jié)構(gòu)很重要的原因了。通過從原子尺度更好地理解金屬制造過程，定制設(shè)計出具有更*性能的金屬是非常有潛力的。
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