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美国科学家研究了一种由铬、钴和镍制成的合金 (CrCoNi)，并测量出该材料的最高硬度。
与大多数其他金属相比，CrCoNi 合金不仅具有延展性，而且其硬度也会随着温度降低而增加。由劳伦斯伯克利国家实验室和橡树岭国家实验室的专家领导的团队于 12 月 2 日在《科学》杂志上宣布了这一突破性发现。“当你设计建筑材料时，它们需要坚硬、可塑且牢不可破，”该项目的联合负责人 Easo George 说。“通常，这些特性会相互抵消。但这种材料拥有一切。它不会在低温下变脆，而是变得更坚固。”
CrCoNi 是称为高熵合金 (HEA) 的一组金属中的一个子族。现在使用的所有合金都含有大量的一种元素，并且添加的元素比例较低，但 HEA 具有相同质量的构成元素。这种平衡导致在压力下具有高强度和延展性。
这种新材料在液氦附近（-253 摄氏度）的硬度高达 500 MPa-Sqrt（硬度单位）。相比之下，硅的硬度为 1，客机上的铝框架为 35，而一些最好的钢材的硬度约为 100。因此，研究团队的共同负责人表示，500 是一个惊人的数字。研究人员罗伯特·里奇 (Robert Ritchie)伯克利实验室材料科学部的科学家。
近十年前，该团队开始测试 CrCoNi 和另一种添加了锰和铁的合金 (CrMnFeCoNi)。他们制作了合金样品，然后将其温度降低到接近液氮（约 77 开尔文或 -200 摄氏度），并发现了它们令人印象深刻的硬度。他们花了接下来的 10 年时间在各种温度下进行实验，因为建立实验室和招募能够了解分子水平上正在发生的事情的研究人员的过程是非常困难的。
大约十年前，Ritchie 和 George 开始试验 CrCoNi 和另一种也含有锰和铁的合金 (CrMnFeCoNi)。他们制作了合金样品，然后将材料的温度降低到接近液氮（-200 摄氏度），并发现了它们令人印象深刻的硬度和强度。由于很难找到可以在健康环境下对标本进行压力测试的实验室以及招募团队，他们又花了 10 年的时间继续在不同温度的液氦下进行测试。让团队有工具和经验来分析材料在分子水平上发生了什么。
伯克利实验室、布里斯托大学、卢瑟福阿普尔顿实验室和新南威尔士大学的 Ritchie、George 及其同事使用中子衍射、电子背散射和电子透射技术通过显微镜检查了断裂的 CrCoNi 的晶格结构在室温和 -253 摄氏度下的样品。这些技术的原子图像表明该合金的硬度是由三重障碍的相互影响决定。当对材料施加力时，位移以特定的顺序发生。CrMnFeCoNi 合金也在 -253 摄氏度下进行了测试，表现令人印象深刻，但硬度不如 CrCoNi 合金。
现在，随着研究人员更好地了解 CrCoNi 的内部工作原理，该合金和其他 HEA 越来越接近特殊用例。尽管制造这些材料很昂贵，但它们可以应用于极端环境会破坏普通金属合金的情况，例如在寒冷的太空温度下。
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