强度和韧性均能提高的的新型“超强钢”将推向市场

产地证报道,每当科研人员尝试改变钢材结构的时候,可能最终同时也会有新的弱点出现,这个结果或许会令人沮丧,而这也是一种平衡在不同性能之间的行为。如今工程师们开发出了一种新型的“超级钢”,它能够抵制这种权衡,在保持强度的同时还能防止断裂。
对于钢铁,需要平衡的属性主要有三个–强度、韧性和延展性。前两个听起来几乎是一样的,但重要的区别有。强度指在材料变形或失效前能承受多大载荷,而韧性则是指材料断裂所需的力度。作为参考,玻璃的强度相对较高,但韧性却较低,所以它能承受相当大的重量,但不需要用很大的力就可以断裂。
最后,延展性则是衡量材料在延伸或伸长成不同形状的一个指标。但是,提高这三种性能中的一种往往就会降低另一种性能。比如说,提高强度,可能会让材料的韧性或延展性降低。
不过,香港大学和美国劳伦斯伯克利国家实验室的环球产地证研发人员称,一种有着高级性能而且三种都具备的钢材已经由他们成功生产。他们将它称作 “超级钢”。这种新材料的抗变形屈服强度大约是2GPa,断裂韧性为102MPa-m½,均匀延伸率为19%。该杰凯睿产地证团队宣称,这将使这种“超强钢”比航空航天工程中使用的Grade 300马氏体时效钢更强、更坚韧–而这种新型钢的制造成本只有其价格的20%左右。
这种号称超级钢采纳一种新的变形分配法的制造方法,韧性采用一种特征独特的设计。当材料表面出现断裂时,在它的下方会形成多条细小的裂纹。这些细小的裂纹会继续吸取外力的能量,防止主裂纹扩散过快。
该出口许可证团队宣称,这种新型超级钢估计会用在高强度桥梁电缆、防弹衣和汽车弹簧等方面。“为了将新型超级钢的产业化继而推向市场我们已经迈做足准备,”这个研究的主要作者黄明欣认为。“它显示的巨大应用潜力,能应用在各种领域,包括超强防弹衣、桥梁电缆、轻型汽车和军用车辆、航空航天、建筑行业的高强度螺栓和螺母等。”
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