内燃机是高度动态的。开发具有更好性能以承受反复暴露于极端高温和压力下的材料对于提高内燃机效率和可靠性至关重要。来自 Eck Industries、田纳西大学诺克斯维尔分校、橡树岭国家实验室和美国海军的研究人员在 散裂中子源中使用了中子 (SNS)，能源部 (DOE) 用户设施，用于探测新型 AlCe 合金在内燃机中的行为。科学家使用中子技术绘制运行中的内燃机组件的原子级变化，以实时诊断以获得更好的发动机。
研究人员使用中子来观察一种新的铝铈 (AlCe) 合金在运行的内燃机内的高温和高压下的行为。该技术涉及测量中子撞击材料时的散射方式。这揭示了材料原子结构深处的特征。研究人员将 AlCe 气缸盖安装到通常用于建筑和工业应用的商用发动机上。然后，研究人员利用中子散射在发动机运行之前、期间和之后实时查看 AlCe 头部和原始材料发动机组内部。
内燃机旨在承受运行时产生的极端热量和压力。开发具有改进的热和机械完整性的轻质材料将有助于提高这些发动机的效率和可靠性。然而，研究人员几乎没有工具来测量高温和压力对运行发动机内部材料的影响。这项研究开发了一种基于中子的方法，使科学家能够测量运行发动机不同部分的原子级结构变化。这可能有助于研究用于未来发动机和其他系统的先进合金。
该研究证明了富铈合金在保持结构完整性方面的优越性，并为进一步推进合金开发提供了关键数据。
这项工作得到了美国能源部能源效率和可再生能源办公室、车辆技术办公室的支持，通过先进的内燃机系统计划。该研究包括在美国能源部科学办公室用户设施散裂中子源的实验，以及在美国能源部能源效率和可再生能源办公室用户设施国家交通研究中心使用的资源。AlCe 合金的研究由关键材料研究所赞助，该研究所是由美国能源部能源效率和可再生能源办公室、先进制造办公室和 Eck Industries 资助的能源创新中心。获 取 更多前沿科技 研究 进展访问：https://byteclicks.com
商用发动机的中子衍射探测器正在运行。对测量的原子间距的颜色图进行分析，可以比较原始材料（左）和新的实验性高性能铝铈合金（右）。
相关研究成果发表在美国国家科学院院刊上。
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