材料发现的新方法发现了一类新的超硬合金

研究人员发现了一类新的极硬合金，采用新方法寻找结合了数据分析和电子显微镜的新材料。研究人员说，这些材料是由利哈伊大学的一个工程师团队发现的，它们足够强大，可以承受弹丸的严重撞击，使其成为车辆或士兵的军用装甲。“这些合金有时具有相对于传统合金的意外和优越的机械性能以及增强的抗氧化性和磁性能，”该大学材料科学与工程和物理学教授，首席研究员Jeffrey M. Rickman告诉设计新闻。

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他说，里克曼和他的团队采用了一种相当新的材料发现方法，称为材料信息学，或者将数据科学方法应用于材料问题。他们将此与实验工具(包括电子显微镜)结合起来，深入了解导致在新一类材料(称为高熵合金(HEAs))中观察到的行为的物理机制。

具体而言，研究人员将两种互补工具结合起来筛选高等教育机构并确定有前景的高等教育机构：规范相关分析和具有典型相关分析启发的适应度函数的遗传算法。

他们使用存在机械性能信息的数据库实现了这一过程，并突出了高硬度的新合金。他们通过比较预测硬度与在实验室中使用电弧熔炼制造的合金，识别具有非常高的测量硬度的合金来验证该方法。

“这里使用的方法确定了与数据库中合金的机械性能最相关的因素，”Rickman说。“一旦定量地建立了这些相关性，就可以使用遗传算法根据这些相关性来测试候选合金。

HEA是目前广受欢迎的材料，也是材料科学家进行大量研究的主题，因为它们含有许多不同的元素 - 当它们结合在一起时 - 可能会产生具有Rickman所描述的优质材料。

“我们认为我们开发的技术将有助于识别有前景的HEA，”Rickman说。“但是，我们发现合金的硬度值超过了我们最初的预期。它们的硬度值比其他更典型的高熵合金和其他相对硬的二元合金高出约2倍。”

该团队在Nature Communications杂志上发表了一篇关于他们工作的论文。

Rickman说，Lehigh团队的工作的具体价值在于证明团队使用的发现过程对于从过多的可能性中识别有前景的材料非常有用。

“这些工具可以在各种环境中使用，以缩小大型实验参数空间，从而加速寻找新材料，”他说。

Rickman告诉DesignNews，该团队计划继续使用这些技术来识别具有其他所需特性的有前景的合金，这些特性超出了当前研究中所检查的特性，如抗氧化性。

“这是可能的，因为这些方法非常普遍，”他说。“我们还致力于在这些复杂的合金中理解更好的质量传递，即扩散。”