香港大學(xué)5月12日宣布,該校機械工程系“超級鋼”研發(fā)團隊與美國伯克利大學(xué)合作,近期在“超級鋼”抗破裂折斷能力,即韌性的研究上取得重大進展,效能高于目前的航空及航天用鋼材。據(jù)團隊介紹,“超級鋼”正申請多國專利,團隊也計劃與業(yè)界合作,首先在高強橋梁纜索、防彈衣和汽車彈簧等方面制作原型,進行測試,有望把研發(fā)成果工業(yè)化和商品化。
根據(jù)傳統(tǒng)的科學(xué)觀點,金屬的屈服強度、延展性和韌性三種屬性有著此消彼長的關(guān)系,即提升其中一種屬性的功能時,其余的一或兩種會相應(yīng)降低,三者無法俱得。在工業(yè)應(yīng)用上,高端的鋼材必須具備良好的抗斷裂韌性,耐用之余也能避免構(gòu)件提前失效導(dǎo)致意外。然而,提升鋼材強度會降低其韌性,導(dǎo)致材料脆性增加,有關(guān)的研究工作十分艱巨。
香港大學(xué)機械工程系教授黃明欣領(lǐng)導(dǎo)的團隊,與美國伯克利大學(xué)、美國勞倫斯伯克利國家實驗室團隊合作,通過增加材料屈服強度,以啟動新的增韌機制,大幅提高鋼材料的韌性,成功令“超級鋼”在高端鋼材要求的高強度、延展性和韌性3個重要指標上均達高水平,其效能比目前航空航天用的馬氏體時效鋼更高,而成本卻只有其五分之一。
據(jù)介紹,這種“超級鋼”(Deformed & Partitioned 鋼)采用了“晶界分層開裂增韌”機制,具有非常獨特的斷裂方式,在主裂紋下方,形成很多微小裂紋,微小裂紋能有效吸收由外力引致的能量,從而大幅提高鋼材的斷裂韌性。 要生產(chǎn)這種“超級鋼”,鋼廠需要改造現(xiàn)有的冷軋或熱軋設(shè)備,加入溫軋工序。