東北大學團隊破解超高強鋼鐵加工制備難題
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光明日報沈陽1月16日電(記者劉勇 通訊員李青坡)如何讓不易彎折的超高強鋼鐵具有“橡皮泥”一樣易于延伸的優(yōu)點?日前,東北大學研究團隊通過簡單高效的制備工藝,制造出一種擁有全新微觀結(jié)構(gòu)的超高強鋼鐵材料。該材料在加工成型過程中不僅不易發(fā)生斷裂,還能隨著形狀的改變提高堅硬程度,在“強度”“塑性”等多個方面突破了現(xiàn)有同類別材料的性能上限。相關研究成果近日在《科學》雜志全文在線發(fā)表。
“鋼鐵的‘強度’與‘塑性’往往是‘魚與熊掌不可兼得’。一般來說,同種鋼鐵根據(jù)處理工藝的不同,‘強度’越高‘塑性’就會越低?!毖芯繄F隊李云杰博士說,“剛極易折,超高強鋼存在的這個問題是鋼鐵材料的普遍難題?!?/p>
“特別是在航空航天、汽車、深潛等領域,用于承重的超高強鋼‘強度’往往需要比普通鋼鐵高出幾倍,這時鋼鐵的‘塑性’就會出現(xiàn)斷崖式下降?!毖芯繄F隊袁國教授表示,發(fā)生這一現(xiàn)象的根本原因在于,隨著鋼鐵的不斷延展變形,材料內(nèi)部的微觀組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,容易產(chǎn)生加工硬化不足或局部應力集中,導致鋼鐵發(fā)生斷裂。
因此,破解超高強鋼鐵材料強塑性矛盾難題成為國內(nèi)外學者研究的熱點問題?,F(xiàn)有的大部分生產(chǎn)工藝,通常采用傳統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控方式,需要添加鎳、鉬等貴重金屬輔助或增加工藝流程來提高性能,不但成本較高不便于大規(guī)模工業(yè)應用,而且塑性提升仍然非常有限。東北大學研究團隊創(chuàng)新提出了一種使“強度”和“塑性”同時提升的新機制,成功制備出系列低成本“碳錳合金系”新型超高強鋼,打破了超高強鋼對復雜制備工藝和昂貴合金成分的依賴,對推動低成本、大尺寸超高強塑性鋼鐵材料的制備和應用具有重大現(xiàn)實意義。
中國工程院院士王國棟表示,該組織結(jié)構(gòu)設計新思路不僅適用于鍛造,還適用于軋制等加工方法,可進行軸類、棒材、板材等生產(chǎn)制造,有望應用于大型工程機械裝備、深海及國防安全等多個領域。接下來研究團隊將圍繞該類別超高強鋼的工業(yè)化應用開展進一步研究。
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