合金的盟友

随着国际研究小组,工程教授Lori Bassman继续寻求独特的金属合金。

冶金学是提取金属的科学从矿石和改性金属中提取。研究人员研究金属纯度、强度、硬度、金属弯曲和成形的程度,以及能否锻造或机加工。

“冶金的许多工作已经很小,对现有合金具有较小,增量改善,”工程教授Lori Bassman表示,在Harvey Mudd College领导一个应用的力学研究组。德赢vwin客服电话“但我们一直在合成复杂的合金领域,为创造力开辟了大量的空间,因为探索可能的合金范围是大规模的。”使用初级溶剂元素组合与少量其他元素组合的传统合金,包括钢和铝。合成的复合合金通常由至少四个元素组分组成并含有各种各样的组分。

Lori Bassman

巴斯曼集团雇佣了一个跨学科的学生研究团队来创造新的合金,并通过计算模拟它们的结构和性能。他们的实验工作是在澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)与巴斯曼已经合作了14年的同事一起完成的,其中包括凯文·劳斯,他是复杂金属合金领域的领先专家。自2009年以来,在美国国家科学基金会和Jude and Eileen Laspa应用力学奖学金的支持下,巴斯曼已将32名HMC学生带到新南威尔士大学材料科学与工程学院进行暑期研究。

Bassman研究小组及其新南威尔士大学的合作者已经在几篇发表的论文、会议报告和多项专利申请中取得了巨大成功,其中包括最近在2020年2月提出的一种新型复合金属合金,这种合金可以替代不锈钢。这种昵称为“chromalume”的新型合金将铝与铁-铬-锰体系结合在一起,实现了延展性、成本和加工性的独特组合。

四个人在实验室里与测试机器一起工作。
2018年夏季研究小组:Bassman教授,Stephanie Blankley ' 20, Doug Raigosa ' 20和Simone Griffith ' 19。

Engineering majors Stephanie Blankley ’20, Doug Raigosa ’20, Natalie Krieger ’21 and Jackson Baker ’21 worked on the alloy family in the summers of 2018 and 2019. Each received training then chose what they wanted to focus on (producing alloys, electron microscope characterization or mechanical characterization). “Most steps require more than one pair of hands, so everyone gets to learn how to do many things, but they each have ownership of specific parts,” says Bassman, who admits that the computational aspect is harder to explain in an accessible way. Yet, her students often surprise her. “I didn’t expect to have a student do computational work on the chromalume/stainless steel substitute project in 2019, but Holly Frank ’20 (physics) saw the experimental results from the year before and, on her own, formulated the project that she conducted.”

2020年夏季的研究同样热情。贝斯曼和她的学生研究人员在整个美国的家庭,几乎与澳大利亚和瑞典的同事一起关联,并在寻求开发ChromActume家族的合金中作出关键贡献。

贝斯曼与弗兰克的工作,使用密度泛函理论和其他计算方法,与计算研究中的联合数学物理专业和安娜索勒'22合作。“目标是了解铝的添加方式是如何防止脆性Sigma阶段,这是一些不锈钢中的问题,从ChromAlymume沉淀出来,”Bassman说。“在我们真正具有铝的准确模型之前,我们需要能够准确地模拟具有30原子单元电池的Sigma结构。”

三个学生戴着手套在测试机器上做样品。
Stephanie Blankley, Jackson Baker ' 21和Natalie Krieger ' 21抛光样品准备扫描电子显微镜和硬度测试。

索普试图通过一种称为簇扩展的策略来理解四种原子在sigma晶格上的位置。Diaz开发了一种方法来检验sigma相位的几何和电子结构,并解释结果。HMC校友Aurora Pribram-Jones的09(化学),Jonas Kaufman的17(物理)和Adam Shaw的18(物理)是这项工作的共同导师。

“一旦我们可以建模西格玛,我们将以各种铝制成了它的运行版本,并试图破译为什么和它如何破坏铝,”贝斯曼说。

Engineering Majors Alexandra Loumidis'22和Kaitlyn Paulsen'22使用的热力学建模软件构建了ChromActume系列的四维相图。与Patrick Conway(Jönköping大学)和法律合作,他们开发了Matlab的工具,以处理由热力学建模软件生产的数据,用于各种温度下的每个组合物的阶段。除了解释实验发现的变化外,团队的作品是在联合国联合国人士指导即将到来的实验。

第五名学生,21岁(物理学)的艾玛·卡迪,与新南威尔士大学的研究人员和校友合作,预测贵金属金属间化合物,如紫金(AuAl2)的颜色,并开发了一种计算方法来预测更复杂合金的颜色。Laws已经在有色合金上建立了商业联系,这也是这项工作的动机之一。

“这个小组经常使用元素周期表中令人印象深刻的部分,并探索了广泛的材料属性,”巴斯曼说。到目前为止,她和她的学生已经在合金中使用了35种元素;他们在新南威尔士大学的同事用的更多。

“在元素选择和组合方面有很大的自由度,可以针对不同的应用量身定制材料的属性。”

虽然合金的工作是复杂的和消耗的,时间表是足够灵活的一些乐趣。今年,Bassman鼓励她的学生每周举办虚拟社交活动,包括与悉尼的同事一起制作澳大利亚甜点,通过Zoom分享,并一起观看澳式足球比赛。HMC的学生也延续了每年举办7月4日派对的传统——实际上今年是为他们的澳大利亚朋友举办的。

夏季研究生继续下跌,拜斯曼希望在明年夏天与他们回归。

在研究介绍海报前面的学生。
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