1. Bunús an Ainm
Mar réalta ag ardú i réimse na n-ábhar cóimhiotail, tá breith na gcóimhiotail ard-eantrópachta (HEA) nasctha go dlúth le coincheap an eantrópachta. Ach cad é go díreach atá eantrópachta? Sula nochtann tú rúndiamhra na gcóimhiotail ard-eantrópachta, déanaimis iniúchadh ar dtús ar shaol an eantrópachta.
Thug an fisiceoir Gearmánach Rudolf Clausius coincheap an eantrópachta isteach i 1865. I dteirmidinimic, is paraiméadar é eantrópacht a chuireann síos ar an méid neamhord i gcóras-is ea is airde an neamhord, is ea is airde an eantrópacht.
Chun an coincheap seo a thuiscint níos fearr, déanaimis rang corpoideachais (PE) a úsáid mar shampla:
Stát íseal-eantrópachta: Nuair a chaitheann gach mac léinn an éide céanna le cúpla eisceacht, seasann siad i sraitheanna néata, agus déanann siad cleachtaí téamh suas i bhfoirmiú dlúth, tá a raon gluaiseachta teoranta, agus tá eantrópacht an chórais íseal.
Stát ard-eantrópachta: Nuair a chaitheann daltaí éagsúlacht outfits, scaiptear tar éis an fhoirmiú a dhíbhe, agus bíonn siad ag gabháil do ghníomhaíochtaí saor in aisce, méadaíonn an raon gluaiseachta, agus éiríonn an rang níos mí-eagraithe, agus mar thoradh air sin tá stát ard-eantrópachta.
De réir analaí, is féidir linn smaoineamh ar gach mac léinn mar aonad adamhach i gcóimhiotal. Nuair a shocraítear adaimh ar bhealach ordúil, cosúil le mic léinn atá i bhfoirmiú, tá an córas cóimhiotail i stát íseal-eantrópachta. Os a choinne sin, nuair a dháiltear adamh go randamach agus nuair a bhogann siad faoi shaoirse, sroicheann an córas stát ard-eantrópachta.
I gcomparáid le gnáth -chóimhiotail, tá luach eantrópachta níos airde ag an núíosach seo don domhan cóimhiotail. Dá bhrí sin, d'ainmnigh eolaithe ábhar é mar chóimhiotal ard-eantrópachta. Sa chomhthéacs seo, tagraíonn "ard -eantrópacht" don leibhéal ard neamhord ceimiceach nó topological ag an scála adamhach, rud a chiallaíonn go bhfuil an socrú adamhach laistigh den chóimhiotal an -chaotic. Anois go bhfuil coincheap na gcóimhiotail ard-eantrópachta tugtha isteach againn, déanaimis iniúchadh ar an dóigh ar aimsíodh an t-ábhar iontach seo.
2. Fionnachtain cóimhiotail ard-eantrópachta
Leagadh an bhunchloch chun cóimhiotail ard-eantrópachta a fhionnadh chomh luath le deireadh an 18ú haois. Rinne Eolaí na Gearmáine agus an Metallurgist Franz Karl Achard staidéar nuálach inar ullmhaigh sé sraith de chóimhiotail il-chomhpháirteacha ina raibh cúig nó seacht n-eilimint. Mar sin féin, rinne metallurgists dearmad den chuid is mó ar an obair cheannródaíoch seo ar fud an domhain.
Ní raibh an tOllamh Cyril Stanley Smith (Smith, 1963) go dtí 1963 faoi deara agus thuairiscigh sé an taighde seo. Bunaithe ar thaifid thurgnamhacha atá ann cheana féin, creidtear anois gurbh é seo ceann de na staidéir is luaithe a bhain le cóimhiotail ard-eantrópachta.
Ar an drochuair, mar gheall ar easpa airde, stop an dul chun cinn ar chóimhiotail ard-eantrópachta ar feadh na mblianta. Ní raibh an t-ús i gcóimhiotail ard-eantrópachta go dtí na 1990í. I 1993, mhol eolaithe in Ollscoil Cambridge an "prionsabal mearbhaill," a thugann le tuiscint gur dóchúla go gcruthódh cóimhiotail a bhfuil eantrópacht níos airde acu struchtúir éagruthacha. Timpeall an ama chéanna, thug Scoláire Taiwanese, Yeh Jien-Wei agus a fhoireann, isteach cóimhiotail choincheap dearadh nuálaíoch cóimhiotail le hiliomad príomhghnéithe agus eantrópacht ard-mheasctha, a d'ainmnigh siad cóimhiotail ard-eantrópachta.
Mar sin féin, is minic a thógann dul chun cinn eolaíoch am. In ainneoin gur tugadh isteach an coincheap seo, d'fhoilsigh torthaí taighde gaolmhara ar feadh na mblianta.
Mar fhocal scoir, i 2004, rinne an tOllamh Cantor ón Ríocht Aontaithe turgnamh inar leáigh sé cóimhiotal ard-eantrópachta. Go hiontach, in ionad an struchtúr éagruthach a bhfuiltear ag súil leis a chruthú, d'fhorbair an cóimhiotal céimeanna ilchriostalach criostalach. Bhí an toradh seo salach ar an bprionsabal mearbhaill ach dheimhnigh sé teoiric dearaidh Yeh. Marcáladh an fionnachtain gan choinne seo go hoifigiúil ar bhreith cóimhiotail ard-eantrópachta.
Chun an feiniméan iontach seo a mhíniú, chuir an tOllamh Zhang Yong ó Ollscoil na hEolaíochta agus na Teicneolaíochta léargas teoiriciúil ar fáil, ag leagan an bhunchloch le haghaidh tuilleadh taighde ar HEAS. Ó shin i leith, tá cóimhiotail ard-eantrópachta tagtha chun cinn mar réalta iontach i réimse na n-ábhar cóimhiotail.
De réir mar a fhásann díograis taighde, tá coincheap na gcóimhiotail ard-eantrópachta tar éis leathnú go tapa i réimsí gaolmhara, mar shampla:
Criadóireacht ard-eantrópachta
Scannáin tanaí ard-eantrópachta
Steels ard-eantrópachta
Superalloys ard-eantrópachta
Cóimhiotail éadroma ard-eantrópachta Al-MG-bhunaithe
Cóimhiotail chrua ard-eantrópachta
3. Saintréithe uathúla cóimhiotail ard-eantrópachta
Tugann cóimhiotail ard-eantrópachta peirspictíocht núíosach isteach i ndearadh cóimhiotail, bunaithe ar phrionsabal an eantrópachta cumraíochta. I gcomparáid le gnáth -chóimhiotail, tá coincheapa dearaidh sainiúla agus airíonna uathúla i gceist le hí. Is féidir a n -uathúlacht a thuiscint ó na ceithre ghné seo a leanas:
(1) Saintréithe comhdhéanaimh
Ionchorpraíonn na hil -phríomhghnéithe príomhghnéithe chun neamhord ceimiceach a thabhairt isteach, gan aon ghné ceannasach amháin. Murab ionann agus cóimhiotail thraidisiúnta, a bhfuil bunghné bhunaidh acu de ghnáth, is éard atá i gceist le hiliomad eilimintí móra cóimhiotalacha. I measc na bpríomhthréithe a bhaineann le dearadh comhdhéanamh an HEA tá:
1. Ní mór cúig ghné dhifriúla ar a laghad a bheith sa chóimhiotal.
2. Ní mór go mbeadh an céatadán adamhach de gach eilimint idir 5% agus 35%.
(2) Saintréithe forbartha
De réir mar a théann an taighde chun cinn, tá coincheap na gcóimhiotail ard-eantrópachta tagtha chun cinn trí thrí phríomhchéim:
Hí den chéad ghlúin:
Cúig eilimint cóimhiotalacha nó níos mó.
Is eilimintí iad na heilimintí (cóimheasa adamhacha cothroma).
Struchtúr: Cóimhiotal tuaslagáin sholadach casta aonchéime.
HEAS dara glúin:
Tá ceithre ghné chóimhiotalacha nó níos mó ann.
Cóimheasa eilimintí neamh-choimiúla.
Struchtúr: cóimhiotal tuaslagáin sholadach dé-chéim nó ilchéime.
Tríú glúin:
Leathnaithe isteach i scannáin agus criadóireacht tanaí ard-eantrópachta.
(3) Saintréithe Struchtúracha
In ainneoin a gcomhpháirteanna ilghnéitheacha, is iondúil go gcruthaíonn cóimhiotail ard-eantrópachta struchtúir chéime réasúnta simplí ar sholadú. Is éard atá i dtuaslagán soladach atá tuaslagtha go randamach ná struchtúr tréith na bhfear, a thaispeánann go minic:
Struchtúir chiúbacha aghaidh-lárnaithe (CCFG)
Struchtúir Chiúbacha (BCC) atá dírithe ar an gcorp (BCC)
Struchtúir dlúth-phacáilte heicseagáin (HCP)
Ina theannta sin, d'fhéadfadh céimeanna éagruthacha a bheith i roinnt hí.
Deireadh
Is ionann cóimhiotail ard-eantrópachta agus dul chun cinn réabhlóideach i réimse na n-ábhar cóimhiotail. Mar gheall ar a gcomhdhéanamh uathúil, a gcur chuige dearaidh núíosacha, agus a n-airíonna gealladh, tá siad an-luachmhar d'ábhair struchtúracha agus feidhmiúla an chéad ghlúin eile. Le taighde leanúnach, táthar ag súil go mbeidh ról criticiúil ag HEAanna in iarratais ó thionscail aeraspáis agus feithicleach go réimsí fuinnimh, leictreonaic agus bithleighis.
Figiúr 1 Struchtúr Céim an Alloy Ard -Entrópachta
(4) Saintréithe Feidhmíochta Fíoraithe
Tá sé léirithe ag taighde go bhfuil go leor airíonna níos fearr ag cóimhiotail ard-eantrópachta (HEA) i gcomparáid le cóimhiotail thraidisiúnta. Faoi láthair, tá cúig mhóréifeachtaí feidhmíochta deimhnithe go heolaíoch:
1.low fuinneamh lochtanna cruachta
2. Cobhsaíocht theirmigh
Friotaíocht 3.radiation
Friotaíocht 4.Corrosion
.
4. Iarratais Phraiticiúla: I gcás ina mbíonn cóimhiotail ard-eantrópachta ag taitneamh
Tugann na prionsabail dearaidh uathúla a bhaineann le cóimhiotail ard-eantrópachta raon airíonna den scoth dóibh, lena n-áirítear feidhmíocht mheicniúil íseal-teocht, creimeadh agus friotaíocht a chaitheamh, cobhsaíocht ardteochta, agus airíonna maighnéadacha bog eisceachtúla. Tugann na buntáistí seo poitéinseal ollmhór in iarratais innealtóireachta. Déanaimis iniúchadh ar roinnt príomhréimsí ina léiríonn cóimhiotail ard-eantrópachta a gcumas iontach.
(1) Ábhair mhaighnéadacha bhoga ard-eantrópachta
Is iad na tréithe maighnéadacha boga ná maighnéadú uasta a bhaint amach le réimsí íosta maighnéadacha seachtracha. Tá siad éasca le maighnéadú agus le dí -chomhdhlúthú, rud a fhágann go n -úsáidtear iad go forleathan i dtrealamh leictreach agus leictreonach.
Tá sé léirithe ag staidéir go dtaispeánann córais áirithe cóimhiotail ard-eantrópachta airíonna maighnéadacha bog den scoth. Ina theannta sin, cabhraíonn siad le heasnaimh na n -ábhar traidisiúnta maighnéadacha boga a shárú, amhail droch -airíonna meicniúla agus feidhmíocht réitigh éagobhsaí. Mar thoradh air sin, tá poitéinseal mór ag HEAT d'iarratais i mótair leictreacha, claochladáin, agus earnálacha tionsclaíocha eile.
(2) Ábhair chóimhiotail ardteochta
Is ábhair mhiotail iad cóimhiotail ardteochta ar féidir leo oibriú faoi theochtaí arda agus coinníollacha sonracha struis le haghaidh tréimhsí sínte. Éilíonn na cóimhiotail seo:
Neart ardteochta eisceachtúil
Ocsaídiú den scoth agus friotaíocht creimthe teirmeach
Friotaíocht Dea -Thuirse agus Dianacht Briste
Tá siad fíor-riachtanach le haghaidh comhpháirteanna deireadh te an innill. Léiríonn taighde go dtaispeánann cóimhiotail ard-eantrópachta cobhsaíocht theirmeach iontach agus friotaíocht ocsaídiúcháin ag teochtaí ardaithe. Tugann an cinn seo féidearthachtaí nua chun comhpháirteanna a fhorbairt a oibríonn i dtimpeallachtaí foircneacha, mar shampla:
Lanna tuirbín innill
Ábhair innealtóireachta ardteochta
(3) bratuithe uirlis chrua
Is éard atá i gceist le bratuithe uirlisí crua ná ciseal tanaí cóimhiotail ard-chrua a thaisceadh ar dhromchlaí uirlisí chun casadh, muilleoireacht, plánáil agus meilt a chosaint. Mar gheall ar chruas agus neart ard na bhfear, is iarrthóirí idéalach iad le haghaidh bratuithe den sórt sin, rud a fheabhsaíonn feidhmíocht uirlisí agus fad saoil go héifeachtach.
(4) Ábhair tiontaithe fótaiteirmeach ard-eantrópachta
Tagraíonn comhshó fótatrómach don phróiseas chun fuinneamh radaíochta gréine a dhíriú trí mhachnamh, ionsú, nó meicníochtaí eile chun teochtaí atá sách ard a bhaint amach agus chun éilimh éagsúla fuinnimh a chomhlíonadh.
Mar gheall ar na coinníollacha seirbhíse crua a bhaineann le hábhair fhótaiteirmeacha, ní mór dóibh a thaispeáint:
Cobhsaíocht ardteochta den scoth
Friotaíocht creimthe níos fearr
Comhéifeacht leathnaithe teirmeach íseal
Friotaíocht aimsire láidir
Léirigh staidéir go bhfuil friotaíocht creimthe gan íoc ag scannáin tanaí cóimhiotail ard-eantrópachta agus cobhsaíocht ardteochta, rud a fhágann go bhfuil siad an-tuar dóchais inti chun éifeachtúlacht tiontaithe fótaiteirmeach a fheabhsú agus iarratais ar fhuinneamh gréine a chur chun cinn.
Figiúr 2: Feadán bailithe teasa tiontaire fótaiteirmeach
(5) Ábhair cóimhiotail ard -eantrópachta éadrom
Is treoir thábhachtach é an t -ualach a bhí ag teacht chun cinn chun ábhair amach anseo a fhorbairt. Le blianta beaga anuas, rinneadh staidéar ar chóimhiotail eantrópachta arda le haghaidh ábhar éadrom agus tá tús curtha le tráchtálú orthu. I measc na samplaí coitianta tá cásanna fón póca, sliotáin chárta fón póca agus codanna beachta eile.
Fíor 3 Cás fón póca a stampáil
(6) iarratais eile
Tá poitéinseal mór ag cóimhiotail ard-eantrópachta freisin i roinnt réimsí eile, lena n-áirítear:
Ábhair Táthúcháin Ard-Iontrópachta
Cóimhiotail ard-eantrópachta gníomhachtaithe íseal
Ábhair mhúnlaí
Ábhair chatalaíocha
Sraitheanna bacainní idirleata leathsheoltóra
5. todhchaí na gcóimhiotal ard-eantrópachta
Conas is féidir cóimhiotail ard-eantrópachta (HEA) a fhorbairt a thuilleadh? Is príomhábhar imní í an cheist seo d'eolaithe agus aicme nua ábhar á chur chun cinn. Tá sé riachtanach an treo taighde ceart a roghnú chun an dul chun cinn is mó a bhaint amach le hiarracht íosta, rud a chuireann ar chumas na bhfear ról níos suntasaí a bheith acu i n -iarratais laethúla saoil agus náisiúnta.
Ag breathnú chun cinn, tá dhá phríomhthreoir forbartha ann a bhfuil an aird is mó orthu:
(1) An réigiún feidhmíochta is éifeachtaí ó thaobh costais a aithint
Ó chóimhiotail thraidisiúnta go cóimhiotail ard-eantrópachta, tá na hábhair tagtha chun cinn ar threocht eantrópachta atá ag dul i méid. Mar sin féin, léiríonn torthaí turgnamhacha go bhfuil an gaol idir eantrópacht a mheascadh agus feidhmíocht ábhair neamhlíneach. I dtéarmaí simplí, ní gá go n -aistreodh eantrópacht measctha níos airde go feidhmíocht chóimhiotail níos fearr.
Ní ráthaíonn an eantrópacht níos airde go dall -optamaithe maoine ábhartha. Thairis sin, de réir mar a mhéadaíonn eantrópacht, mar sin an bhfuil líon na n -eilimintí comhchodacha, a ardaíonn costas táirgthe an chóimhiotail go díreach. Ciallaíonn sé seo gur féidir le torthaí laghdaithe a bheith mar thoradh ar dhíriú ar ard-eantrópachta, áit a bhfuil an méadú ar chostas níos mó ná na sochair feidhmíochta-cás "an infheistíocht agus an toradh a chailliúint."
De réir anailísí staitistiúla, níl an réigiún is éifeachtaí ó thaobh costais de i bhfearann cóimhiotail ard-eantrópachta ach ag an teorainn idir cóimhiotail mheán-eantrópachta agus cóimhiotail ard-eantrópachta. Cuimsíonn an réigiún seo ábhair mar:
Cóimhiotail ardteochta
Cóimhiotail éagruthacha
Steels dhosmálta
Cóimhiotail mheán-eantrópachta
Tugann na hábhair seo cothromaíocht níos fearr idir costas agus feidhmíocht, rud a fhágann gur réimse criticiúil é an réigiún idirthréimhseach seo d'fhorbairt ábhar sa todhchaí.
Figiúr 4 "Éifeachtacht Costas" Ábhair Alloy
(2) Modhanna taighde ábhair ardéifeachtúlachta a fhorbairt
Taispeánann cóimhiotail ard-eantrópachta (HEA) airíonna meicniúla den scoth, friotaíocht ardteochta, friotaíocht a chaitheamh, agus friotaíocht creimthe, rud a fhágann go bhfuil siad an-tuar dóchais i réimsí éagsúla. Mar sin féin, tá an taighde ar scannáin tanaí cóimhiotail ard-eantrópachta fós go luath, agus is obair idir lámha iad a n-iarratas tionsclaíoch. I gcomparáid le cóimhiotail thraidisiúnta, tá cumadóireachtaí casta ag HEAS, agus ní leanann a n -airíonna caidreamh líneach le eantrópacht. Mar thoradh air sin, tá sé dodhéanta ábhair il-chomhpháirtí ardfheidhmíochta a dhearadh bunaithe ar eantrópacht a mheascadh amháin.
Is próiseas íditheach é dearadh agus forbairt ábhair, agus mar sin is príomhfhachtóir é feabhas a chur ar éifeachtúlacht taighde maidir le dul chun cinn na bhfear a luathú.
Ról na teicneolaíochta ard-tréchuir
Sa chomhthéacs seo, tá sé riachtanach teicneolaíocht ard-tréchur (HT) a ghlacadh. Ach cad é go díreach teicneolaíocht ard-tréchuir, agus conas is féidir léi forbairt ábhair a luathú?
Má dhéanaimid comparáid idir ábhair chóimhiotail agus aigéan agus forbairt córas nua cóimhiotail le hiascaireacht, ansin tá modhanna ullmhúcháin traidisiúnta cosúil le hiascaireacht le slat, áit nach féidir le taighdeoirí ach córas cóimhiotail amháin a fháil ag an am. Cuireann an cur chuige "aon-uair amháin" seo moill mhór ar thaighde ábhartha.
Anois, smaoinigh an bhféadfadh taighdeoirí glan a chaitheamh in ionad slat iascaireachta a úsáid, ag ligean dóibh córais il -chóimhiotail a ghabháil in aon iarracht amháin. Chuirfeadh an cur chuige seo go mór le héifeachtúlacht taighde. Leanann teicneolaíocht ard-tréchuir prionsabal comhchosúil, rud a chuireann ar a gcumas ullmhúchán comhthreomhar na gcóras il-chóimhiotail ag an am céanna, rud a chuireann dlús mór le forbairt na bhfear.
Todhchaí gheal do chóimhiotail ard-eantrópachta
Tá céimeanna fáis tapaidh ag HEAS, agus tá an tSín ag teacht chun cinn mar mhórfhórsa i dtaighde domhanda. Sa lá atá inniu ann, de réir mar a mheallann an réalta ag ardú i réimse na hEolaíochta Ábhair, go leanann hí aird eolaithe ar fud an domhain.
Cé go bhfuil go leor dúshlán fós ann, níor chuir siad cosc ar thaighdeoirí brú a chur ar aghaidh. Mar theorainn nua in ábhair chóimhiotail, tá poitéinseal agus gealltanas ollmhór ag HEAT don todhchaí. Tá a gcuid rúndiamhra ag fanacht le nochtadh, agus tá a gcuid féidearthachtaí gan teorainn-an bhfuil tú réidh le hiniúchadh a dhéanamh ar a n-anaithnid?