隨着世界各國對空間技術需求的快速增長，航天領域對彈性材料的要求也越來越高：需要兼具輕質、低模量和高強度，以獲得高彈性儲能密度，並且能夠在宇宙空間大溫差的極端環境中保持穩定性能。目前，具有這類獨特性能的材料仍然較為罕見。一是因為高強度和低彈性模量兩種對立性能很難同時實現，二是因為材料原子間結合力會隨着溫度下降產生「彈性硬化」現象，從而無法實現寬溫域下的恆彈性模量。
Mg-21.3Sc應變玻璃合金具有室溫下的優異綜合性能
Mg-21.3Sc應變玻璃合金彈性力學性能的溫度不變性
近日，西安交大前沿院鐵性智能材料研究團隊在輕質鎂鈧合金中通過調控成分設計了獨特的「應變玻璃」合金——具有凍結納米馬氏體疇的合金，該合金在200 MPa工作應力和寬溫域下顯示出穩定的高彈性儲能密度，屬於輕質低模量恆彈性合金。該輕質應變玻璃合金（密度僅為2g/cm3,與工程塑料相當）利用應變玻璃的適量彈性軟化性質抵消其固有的彈性硬化，克服了上述原理性難題，實現了從室溫到-150℃寬溫域下的恆定低模量（20-23 GPa），同時具有鎂合金中最高屈服強度等級（200-270 MPa）和百萬次量級的疲勞壽命，這一優越性能有望使該合金在航空航天等高科技領域得到廣泛應用。
應變玻璃納米疇對溫度的響應導致其具有奇特的恆定低模量特性，可望在航空航天領域等獲得重要應用
該成果以《一種具有幾乎與溫度無關的恆定低模量和高強度的輕質應變玻璃合金》 （A lightweight strain glass alloy showing nearly temperature-independent low modulus and high strength）為題發表在《自然材料》（Nature Materials）上。文章第一作者為西安交大前沿院博士生劉暢，第一通訊作者為前沿院、金屬材料強度國家重點實驗室紀元超副教授，前沿院王棟教授、馬天宇教授和物理學院王宇教授以共同作者身份參與本項工作。
該成果是基於研究團隊在應變玻璃（Strain Glass）和鐵性玻璃（Ferroic Glass）研究方向做出的一項最新成果。應變玻璃和鐵性玻璃已經成為國際馬氏體會議、美國TMS等國際會議的主題之一。研究團隊也應邀為Elsevier出版社的《凝聚態物理大百科全書》（Encyclopedia of Condensed Matter Physics 2ndEdition）撰寫凝聚態物理新詞條—Ferroic Glass相關內容。
來源：西安交大
文章鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41563-022-01298-y
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