单轴机械载荷下超高弹性可压缩且可应变工程化的金属间化合物
材料科学
2019-04-05 v1 超导电性
摘要
金属间化合物具有独特的原子排列，常带来优异的材料性能，但其极端的脆性通常在小于 1% 的有限应变下即发生断裂，阻碍了实际应用。因此，对它们而言，在失效前表现出塑性或某种形式的结构转变以吸收并释放充足的机械能至关重要。本研究报道，ThCr2Si2 结构的金属间化合物 (CaFe2As2) 及其结构杂化体 (CaKFe4As4)（直径 2 {\mu}m、高 6 {\mu}m）可通过可逆的、变形诱导的晶格坍缩表现出高达 17% 应变的超弹性，其回弹模量比大多数工程材料高数个数量级。此种超弹性亦可实现应变工程，即通过弹性应变改材料性能。密度泛函理论计算与低温纳米力学测试预测，CaKFe4As4 中的超导性可在断裂前通过超弹性过程开启/关闭，即便在单轴压缩下亦可，而单轴压缩是大多数工程应用中偏好的切换加载模式。我们的结果表明，具有同种晶体结构（逾 2500 种金属间化合物）的其他成员以及基于它们的替代系列，应被考察以探明呈现类似超弹性与可应变工程化功能特性的可能。
引用
@article{arxiv.1904.02256,
title = {Ultrahigh Elastically Compressible and Strain-Engineerable Intermetallic Compounds Under Uniaxial Mechanical Loading},
author = {Gyuho Song and Vladislav Borisov and William R. Meier and Mingyu Xu and Keith J. Dusoe and John T. Sypek and Roser Valentí and Paul C. Canfield and Seok-Woo Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.02256},
year = {2019}
}