香港(gang)大(da)(da)學5月12日宣(xuan)布,該校機械工(gong)程系“超級(ji)鋼(gang)”研(yan)發團隊與美國伯克利大(da)(da)學合作,近期在“超級(ji)鋼(gang)”抗破裂折(zhe)斷能(neng)力(li),即(ji)韌性的研(yan)究上取(qu)得(de)重大(da)(da)進展,效(xiao)能(neng)高于目前(qian)的航空(kong)及航天用鋼(gang)材。據團隊介紹,“超級(ji)鋼(gang)”正(zheng)申請(qing)多國專(zhuan)利,團隊也計劃(hua)與業界合作,首先在高強(qiang)橋梁(liang)纜索、防彈衣和(he)汽車彈簧等方面制作原型,進行測試,有望(wang)把(ba)研(yan)發成果(guo)工(gong)業化和(he)商品化。
根據傳統(tong)的(de)科學(xue)觀點,金屬的(de)屈服(fu)強(qiang)度、延展性(xing)和韌(ren)性(xing)三種(zhong)屬性(xing)有著此(ci)消彼長的(de)關系,即提升其中(zhong)一(yi)種(zhong)屬性(xing)的(de)功能時(shi),其余的(de)一(yi)或兩種(zhong)會相應(ying)降(jiang)低(di)(di),三者無法俱得。在工(gong)(gong)業(ye)應(ying)用上,高端的(de)鋼(gang)材必須具備良好的(de)抗(kang)斷(duan)裂韌(ren)性(xing),耐(nai)用之余也能避免構件(jian)提前(qian)失效導致(zhi)意(yi)外。然而,提升鋼(gang)材強(qiang)度會降(jiang)低(di)(di)其韌(ren)性(xing),導致(zhi)材料脆性(xing)增加,有關的(de)研究(jiu)工(gong)(gong)作十分艱巨。
香(xiang)港(gang)大學機(ji)械工程(cheng)系教(jiao)授黃明欣領導的(de)(de)團隊,與美國(guo)伯克(ke)利大學、美國(guo)勞倫斯(si)伯克(ke)利國(guo)家實驗(yan)室團隊合作,通過增(zeng)(zeng)加材(cai)(cai)料屈(qu)服強度,以啟(qi)動(dong)新的(de)(de)增(zeng)(zeng)韌機(ji)制,大幅提高(gao)鋼材(cai)(cai)料的(de)(de)韌性,成(cheng)功令“超級鋼”在高(gao)端鋼材(cai)(cai)要求(qiu)的(de)(de)高(gao)強度、延展(zhan)性和韌性3個重要指標上均達高(gao)水(shui)平,其效能比(bi)目前航(hang)空(kong)航(hang)天用的(de)(de)馬氏(shi)體時效鋼更高(gao),而成(cheng)本卻只有其五分(fen)之一。
據介紹,這種“超(chao)級鋼”(Deformed & Partitioned 鋼)采用了“晶界分層開(kai)裂增韌”機(ji)制,具(ju)有(you)(you)非常獨特的(de)斷裂方(fang)式,在主裂紋(wen)下方(fang),形成很(hen)多微小(xiao)裂紋(wen),微小(xiao)裂紋(wen)能(neng)有(you)(you)效吸收由外力引致的(de)能(neng)量,從(cong)而大幅提高鋼材的(de)斷裂韌性。 要(yao)生產這種“超(chao)級鋼”,鋼廠需要(yao)改造現有(you)(you)的(de)冷軋(ya)或熱軋(ya)設備,加入溫(wen)軋(ya)工序(xu)。