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香港大学研发出强度、延展性和韧性俱佳的“超级钢”


香港大学5月12日宣布,该校机械工程系“超级钢”研发团队与美国伯克利大学合作,近期在“超级钢”抗破裂折断能力,即韧性的研究上取得重大进展,效能高于目前的航空及航天用钢材。据团队介绍,“超级钢”正申请多国专利,团队也计划与业界合作,首先在高强桥梁缆索、防弹衣和汽车弹簧等方面制作原型,进行测试,有望把研发成果工业化和商品化。
  根据传统的科学观点,金属的屈服强度、延展性和韧性三种属性有着此消彼长的关系,即提升其中一种属性的功能时,其余的一或两种会相应降低,三者无法俱得。在工业应用上,高端的钢材必须具备良好的抗断裂韧性,耐用之余也能避免构件提前失效导致意外。然而,提升钢材强度会降低其韧性,导致材料脆性增加,有关的研究工作十分艰巨。
  香港大学机械工程系教授黄明欣领导的团队,与美国伯克利大学、美国劳伦斯伯克利国家实验室团队合作,通过增加材料屈服强度,以启动新的增韧机制,大幅提高钢材料的韧性,成功令“超级钢”在高端钢材要求的高强度、延展性和韧性3个重要指标上均达高水平,其效能比目前航空航天用的马氏体时效钢更高,而成本却只有其五分之一。
据介绍,这种“超级钢”(Deformed & Partitioned 钢)采用了“晶界分层开裂增韧”机制,具有非常独特的断裂方式,在主裂纹下方,形成很多微小裂纹,微小裂纹能有效吸收由外力引致的能量,从而大幅提高钢材的断裂韧性。 要生产这种“超级钢”,钢厂需要改造现有的冷轧或热轧设备,加入温轧工序。



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