难以置信,一块指甲盖大的材料就能承重2吨而不会出现断裂,更为重要的是它的延展性还非常强,能根据需求延展自身长度的18%~25%,硬度大延展性强,这不就是“鱼”和“熊掌”都能兼得的好事情吗?
这就是我国科学家刚刚苦心研发出来的一种新型钢材,颠覆了传统超高强度钢的工艺,对全球炼钢行业提出了新的挑战,就在这新春之际,更增添了国人的喜庆,我国科学家真是太厉害了。
钢材是21世纪应用最为广泛的材料之一,几乎各行各业都离不开它,建筑业、运输业、农业、制造业、采矿业、航天、武器、基础设施,这是因为钢铁在硬度、韧性和价格上有很大优势。
今天,科技的发展,人类文明的进步,我们对钢材提出了更高的要求,尤其是在航空和航天领域,希望获得坚硬度更高的合金材料,以对抗更强的外力作用,例如摩擦力、压力和自然风力。
于是科学家开始寻找更强的合金钢材,来自沈阳东北大学和沈阳材料科学国家实验室和中国东部江阴兴澄特钢厂的研究团队研发出新型钢材,并在同行评审期刊《科学》上发表了研究成果。
大家都知道,钢材中的硬度和韧性(延展性)通常是相互排斥的,不可同时兼得,如果硬度增加了,那么钢材的韧性就会大幅下降,如果大大增加了韧性,那么硬度必然就会得不到保证。
但是我国科学家研发出的新型钢材延展性和硬度能同时兼得,硬度和延展性都大大超过了普通钢材。
众所周知,二级钢承载力300牛/平方毫米,三级钢360牛/平方毫米,四级钢是435牛/平方毫米,但是新型钢材一块指甲盖大就能承重2吨,更重要的是延展性极强,是自身长度的18%~25%。
这意味着这种新型钢材可以被设计成复杂的形状,从而有效吸收碰撞而产生的超大能量,可用了交通安全和航空航天安全。
很多车祸给车辆造成了巨大破坏,有的车辆甚至变成碎片,车祸也给人类带来了巨大伤亡,每年超100万人因车祸死亡,但汽车如果使用了这种新型钢材,能降低车辆破坏,减少人员伤亡。
新型钢材生产工艺是不是很复杂?不,来自东北大学轧制与自动化国家重点实验室的博士后李云杰表示:与传统超高强度钢的工艺相比,种新型钢材工艺要简单得多,能轻松压制成薄板和薄片。
在650~800℃的温度下锻造融化合金原料,在空气中冷却形成特殊的分层纳米结构设计,然后使-196℃的液氮对其进一步冷却,在300℃的高温进行热处理提高钢材稳定性,新型钢材就生产出来了。
很明显,这种锻造方法简单实用,大大降低钢材的生产成本,根据李云杰的说法,每吨降510元人民币,同时还减少了至少100千克标准煤的碳排放量,大大减少了碳排放,是绿色环境生产工艺。