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具有超高強(qiáng)度的金屬材料通常應(yīng)用于汽車、航空及國(guó)防工業(yè)，但材料的強(qiáng)度與延展性通常是“魚與熊掌不可兼得”。美國(guó)《科學(xué)》(《Science》)雜志24日發(fā)表了中國(guó)京港臺(tái)三地科學(xué)家的合作科研成果，他們發(fā)明的一種超級(jí)鋼實(shí)現(xiàn)了鋼鐵材料在屈服強(qiáng)度超過2000兆帕?xí)r延展性的“巨大提升”。 《Science》官網(wǎng)截圖 屈服強(qiáng)度是金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)的極限，大于這個(gè)強(qiáng)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(shí)具有超高強(qiáng)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(fù)責(zé)人之一、北京科技大學(xué)羅海文教授告訴記者，最新發(fā)明的超級(jí)鋼達(dá)到了前所未有的2200兆帕的屈服強(qiáng)度和16%的均勻延伸率，“具有最優(yōu)的強(qiáng)度和延展性的結(jié)合”。 此外，該鋼還有兩大優(yōu)點(diǎn)。第一，成本較低。這種超級(jí)鋼是成分簡(jiǎn)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(qiáng)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(jí)鋼具備在鋼鐵企業(yè)進(jìn)行百噸級(jí)規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的潛力。 羅海文說，該超級(jí)鋼性能優(yōu)越，是因?yàn)樗麄冊(cè)阡摬闹幸敫呙芏鹊?span style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; color: rgb(255, 0, 0); box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">可動(dòng)位錯(cuò)。位錯(cuò)是鋼材變形時(shí)在鋼材內(nèi)部形成的缺陷。教科書中的經(jīng)典理論認(rèn)為，位錯(cuò)越多，強(qiáng)度確實(shí)會(huì)顯著提高，但這些位錯(cuò)會(huì)相互糾纏導(dǎo)致位錯(cuò)無法運(yùn)動(dòng)，因此延展性就會(huì)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(dòng)位錯(cuò)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了超高強(qiáng)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(yàn)線試制出該超級(jí)鋼，該試驗(yàn)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(duì)現(xiàn)有鋼鐵企業(yè)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，并不能馬上直接生產(chǎn)。 這項(xiàng)研究被譽(yù)為京港臺(tái)三地科學(xué)家精誠(chéng)合作的典型成功范例，其中香港大學(xué)黃明欣博士團(tuán)隊(duì)前瞻性地提出通過提高位錯(cuò)密度可同時(shí)實(shí)現(xiàn)提高強(qiáng)度和延展性的創(chuàng)新理論；羅海文教授團(tuán)隊(duì)成功地在鋼材中引入了大量的可移動(dòng)位錯(cuò)；臺(tái)灣大學(xué)顏鴻威團(tuán)隊(duì)通過材料的先進(jìn)表征技術(shù)證實(shí)了上述理論的正確性。根據(jù)該發(fā)明的新成分與工藝，他們已申報(bào)了三項(xiàng)相關(guān)專利。
圖1 D&P鋼與其它金屬材料的強(qiáng)度和延展性的對(duì)比，其具有最優(yōu)的強(qiáng)度和延展性的結(jié)合。 圖2 此次發(fā)明的超級(jí)鋼（D&P鋼）與其它鋼鐵材料原材料成本比較。 圖3 （a）電子背散射衍射（EBSD）相圖展示了D&P的片層狀結(jié)構(gòu)，其中奧氏體(g)嵌入在回火馬氏體(a')中。（b）透射電子顯微鏡（TEM）圖片放大顯示了馬氏體中的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)。（c）TEM圖片展示了馬氏體中的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)在8%拉伸變形后明顯變長(zhǎng)。（d）TEM圖片證實(shí)了奧氏體在拉伸至16%的應(yīng)變過程中相變成了馬氏體。 南昌孟龍實(shí)業(yè)有限公司【劉經(jīng)理13767010068】專業(yè)的彎頭廠家,法蘭廠家,閥門廠家,河北彎頭法蘭生產(chǎn)廠家,彎頭管件廠,法蘭管件廠,是江西彎頭,江西法蘭,江西閥門,江西管件行業(yè)的領(lǐng)航者。有著良好的信譽(yù)和品質(zhì)的保證,隨時(shí)歡迎您的光臨。詳情訪問：http://www.xovf.cn
