科研人员开发出新型“超强钢” 有望提升合金的强度和韧性

据外媒报道，每当人们试图改进像钢这样的材料时，可能最终会同时引入新的弱点，这是一个令人沮丧的事实，而这是一种在不同性能之间的平衡行为。现在工程师们开发出了一种新型的“超级钢”，它可以抵御这种权衡，在保持强度的同时还能抗断裂。 ?}Zo~]7E  
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对于钢这样的材料，有三个主要属性需要平衡--强度、韧性和延展性。前两者听起来可能是一样的，但有一个重要的区别。强度是指材料在变形或失效前能承受多少载荷，而韧性则是指材料断裂所需的力的大小。作为参考，玻璃的强度相对较高，但韧性较低，所以它能承受相当大的重量，但不需要多大的力就能断裂。 -E}X`?WhD  
最后，延展性是衡量材料是否容易延伸或伸长成不同形状的一个指标。不幸的是，提高这三种性能中的一种往往会降低另一种性能。比如说，提高强度，往往会使材料的韧性或延展性降低。 B{/og*xd*1  
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但现在，香港大学和美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员表示，他们已经成功地生产出了一种在这三种性能上都具有高级性能的钢。他们大胆地称它为 “超级钢”。这种新材料的抗变形屈服强度约为2GPa，断裂韧性为102MPa-m½，均匀延伸率为19%。该团队表示，这使得这种“超强钢”比航空航天工程中使用的Grade 300马氏体时效钢更强、更坚韧--而这种新型钢的制造成本只有其价格的20%左右。 _<AkM"  
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这种超级钢采用了一种新的变形分配法（D&P）制造，它的韧性来自于一种独特的设计特征。当材料表面出现断裂时，在其下方会形成多条细小的裂纹。这些细小的裂纹会继续吸收外力的能量，防止主裂纹过快扩散。 &PJ;B)b  
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该团队表示，这种新型超级钢可能会在高强度桥梁电缆、防弹衣和汽车弹簧等方面找到用途。“我们已经向新型超级钢的产业化迈出了一大步，”该研究的主要作者黄明欣表示。“它显示出了巨大的应用潜力，可应用于各种领域，包括超强防弹衣、桥梁电缆、轻型汽车和军用车辆、航空航天、建筑行业的高强度螺栓和螺母等。” 7^i7U-A<A  
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这项研究发表在《科学》杂志上。 y]Nk^ga:U6  
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相关链接：https://science.sciencemag.org/content/early/2020/05/06/science.aba9413