世界十大最坚硬的钢（世界最耐磨金属诞生）

图说：桑迪亚国家实验室的研究人员麦克·钱德罗斯和尼克·阿希瓦伊展示了计算机模拟下预测的铂-金合金的耐磨性，以及用于演示的环境摩擦计。

如果你的汽车使用的是金属轮胎，那么美国桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories，简称SNL）设计的铂-金合金将是你的首选。在胎面磨损前，你大概能围绕地球赤道跑上500圈。

《先进材料》（Advanced Materials）杂志近日载文称，SNL的材料研究团队开发了一种可能是最耐磨的金属材料（铂-金合金），其耐久性是高强度钢的上百倍。铂-金合金材料是首种耐磨性达到天然耐磨材料（钻石和蓝宝石）级别的合金。论文作者之一、材料科学家尼克·阿希瓦伊（Nic Argibay）说：“对合金做某些根本性改变，可使金属材料性能有巨大提升。”

虽然在人们的印象中，金属异常坚固，但在与其他金属的反复摩擦过程中（例如发动机），金属也会逐渐磨损、变形和腐蚀。因此，必须为金属提供保护屏障，例如添加机油等。在电子产品中，金属间的触点也需要采用类似的保护措施（特殊涂层）。但这类涂层的价格很昂贵，并且也最终会磨损。使用基于阿希瓦伊等设计的合金材料制成的涂层，或许可为此带来改变。在前文提及的轮胎上添加铂-金合金涂层，“行驶”一英里后，只有一层原子会消失。这种超耐用的涂层可为电子行业每年节省超过1亿美元的成本，并使电子产品更持久和可靠。SNL工程师克里斯·诺德奎斯特(Chris Nordquist)说：“这种耐磨材料有助于我们突破电子产品的可靠性限制。”

虽然铂-金的组合并不新鲜，但阿希瓦伊等的工程理念是全新的。他们对传统理论提出了挑战，认为金属材料磨损和金属与热的反应有关，而非与硬度有关。为此，他们精心设计了金属组分、比例和制造工艺来证明这一新理论。论文第一作者、SNL博士后研究人员约翰·库里（John Curry）说：“传统合金主要通过减小晶粒尺寸来增加材料强度。但在极端应力和温度条件下（尤其是金属已处于疲劳状态时），金属会粗化和软化。但新开发的铂-金合金材料却能保持稳定性。” 该团队的采用了一种依赖于计算工具的现代方法进行合金设计。阿希瓦伊等通过模拟计算单个原子对材料的宏观特性的影响，最终找到了铂-金合金材料的组合。

此外，库里等还意外发现，铂-金合金磨损时产生的类金刚石，对铂-金合金材料的惊人性能可能还有进一步的提升效果（在《碳》杂志中另文报道），并对大规模、低成本制造高级润滑剂有所帮助。

编译：雷鑫宇 审稿： 责编：

期刊来源：《先进材料》

期刊编号：0935-9648

原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2018/08/180816132009.htm

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