財經(jīng)365訊 具有超高強度的金屬材料通常應(yīng)用于汽車、航空及國防工業(yè)，但材料的強度與延展性通常是“魚與熊掌不可兼得”。美國《科學(xué)》雜志24日發(fā)表了中國京港臺三地科學(xué)家的合作科研成果，他們發(fā)明的一種超級鋼實現(xiàn)了鋼鐵材料在屈服強度超過2000兆帕?xí)r延展性的“巨大提升”。
據(jù)新華社8月25日消息，屈服強度是金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的極限，大于這個強度的外力作用將使材料永久變形。如何通過工業(yè)上常用的加工工藝，獲得同時具有超高強度和高延展性的金屬材料，在科學(xué)界和工業(yè)界一直是有高度挑戰(zhàn)性的研發(fā)目標(biāo)。
研究負責(zé)人之一、北京科技大學(xué)羅海文教授表示，最新發(fā)明的超級鋼達到了前所未有的２２００兆帕的屈服強度和１６％的均勻延伸率，“具有最優(yōu)的強度和延展性的結(jié)合”。
此外，該鋼還有兩大優(yōu)點。第一，成本較低。這種超級鋼是成分簡單的中錳鋼成分體系，含有１０％錳、０．４７％碳、２％鋁、０．７％釩，這些都是現(xiàn)在廣泛使用的鋼材料中常見的合金元素，并沒有通過大量使用昂貴的合金元素來提高強韌性；第二，該鋼是通過工業(yè)界廣泛使用的加工工藝來制備，如熱軋、冷軋、熱處理等常規(guī)工業(yè)制備工藝，而不是采用那些難以規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)的特殊加工工藝來制備。因此，這種超級鋼具備在鋼鐵企業(yè)進行百噸級規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的潛力。
羅海文說，該超級鋼性能優(yōu)越，是因為他們在鋼材中引入高密度的可動位錯。位錯是鋼材變形時在鋼材內(nèi)部形成的缺陷。教科書中的經(jīng)典理論認為，位錯越多，強度確實會顯著提高，但這些位錯會相互糾纏導(dǎo)致位錯無法運動，因此延展性就會顯著降低。而他們通過采用新的成分體系加上結(jié)合使用多種制備工藝，在鋼中產(chǎn)生大量可動位錯，同時實現(xiàn)了超高強度和高延展性。
羅海文還介紹，他們主要依托北京科技大學(xué)中試規(guī)模的試驗線試制出該超級鋼，該試驗線具備現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)線所沒有的軋制能力。因此，如果要工業(yè)化生產(chǎn)，仍需要對現(xiàn)有鋼鐵企業(yè)的相關(guān)設(shè)備進行技術(shù)改造，并不能馬上直接生產(chǎn)。
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