EPFL研究人员开发了镁合金模型，用来研究如何增加金属的柔韧度。镁是地球上最轻的金属，但很难形成可用的形状。研究人员希望通过这些模型能够发现新的、更有延展性的合金，这样汽车制造商就可以制造出更轻、消耗更少能源的汽车。

    一辆车的重量只需减少100千克，它的能源效率就能提高3.5%左右。汽车、航空航天等行业内的制造商的目标是制造更轻的机器和设备。实现这一目标的关键可能是镁，因为它是一种不仅比钢轻四倍，而且容易找到的金属。问题是纯镁很难拉伸和成形，所以不能直接使用。因此，EPFL多尺度力学模型实验室的研究人员开发了一个模型来预测镁与不同元素混合后的性能，以确定哪种合金拥有工业应用所需的变形能力。今天，他们的研究发表在《科学》杂志上。

    更轻、更具延展性的合金EPFL工程学院教授William Curtin表示，“如果加入少许的稀土金属、钙或锰原子，镁就会变得更有延展性。我们想要从原子层面了解这些合金中发生了什么，这样我们就能知道可以通过加入哪些元素以及加入多少使金属变得柔韧。”虽然镁的质量超轻值得称赞，但它的延展性也很差。这意味着，它很容易在变形时断裂，所以它还不能替代钢铁或铝。“解决办法是找到低成本的、容易获得的矿物质用来制造镁合金。使用稀土金属如钇和铈是很高效的，但是稀土金属成本很高且不容易获得。

    这两个图显示了有两个钇原子存在时的”交叉滑移“过程的初始和最终原子构型。蓝色原子是几乎处于完美的镁晶体环境中的镁原子，黄色的原子是远离完美的镁晶体环境的镁原子，红色原子是两个钇溶质原子，以此说明合金中与”位错“缺陷有关的结构和原子这些研究人员以前发现了使纯镁难以成形的物理特性。众所周知，加入某些元素可以使其更具延展性。但是研究人员还没有很好地掌握其中的物理机制，这意味着他们很难预测出最好的合金。Curtin表示：”钢和铝是最常用的金属，工程师们经常设计和测试由它们组成的新合金，以开发更轻、更坚固或具延展性的合金。“ 但是影响合金延展性的因素仍然是个谜，许多材料仍在实验开发中。

    在原子尺度上研究金属EPFL的研究人员研究了镁原子与添加的原子之间的相互作用。他们发现某些原子可以引起一种变化，”抵消“了镁难以成形的机制。镁的低延展性是由其可移动位错，即线性缺陷的数量少造成的。线性缺陷可以使金属在变形时进行塑性流动以降低金属失效概率。研究人员发现，加入某些元素会大大增加可移动位错的数量，从而提高金属的变形能力。然后，他们花了几个月的时间使用EPFL的高性能计算系统进行量子力学计算，得到具有最好延展性的原子组合。Curtin 说：”我们真的很幸运能够使用这些设备，这让我们可以立即开始工作。“目前，这些合金仍处于建模阶段。下一步是在实验室里制造，看看它们是否有适合工业使用的性能、是否可以大规模生产。

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责任编辑：殷鹏飞

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