港大新超级D&P钢项目取得重大突破

超级钢铁项目由香港大学机械工程系黄明新教授领导,劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)的合作者,在新型超级D&P钢(采用新型变形和分区方法生产)方面取得了重要突破,大大提高了其抗断裂能力,同时保持了先进工业应用的超强强度。

这些发现发表在2020年5月8日的《科学》杂志上,题为《科学》欧洲杯线上买球《用晶界分层使超高强钢具有韧性》。

钢是一种普通合金。材料科学家和工程师们正在不断地寻求开发新一代的钢材料,这些材料更容易延伸和拉长(延展性)成不同的形式和结构,更高的抗变形(强度)和断裂(韧性),重量轻和生产成本低。欧洲杯足球竞彩

这项任务是艰巨的。传统观点认为,提高一种金属性能,无论是在强度、延展性还是韧性方面,都会削弱其他一种或多种金属性能。例如,强度的增加将不可避免地使金属变得更脆(称为强度-韧性权衡);或柔韧性较差,无法延展或拉长成不同的形状。(strength-ductility取舍)。

“在超级D&P钢的最新突破中,我们实现了前所未有的强度-韧性组合,可以解决关键安全工业应用中的一个主要挑战——获得超高断裂韧性,以防止结构材料的灾难性过早断裂。欧洲杯足球竞彩这一突破也改变了传统的观点,即获得高强度将以降低韧性为代价,这必然会导致结构材料的脆化,并极大地限制其应用。”欧洲杯足球竞彩黄教授说。

该团队早些时候显著提高了D&P钢的强度-延性性能(注1),因此,超级D&P钢在所有三种金属性能方面都达到了前所未有的高水平,这是以往任何钢材料都无法达到的。欧洲杯足球竞彩

该公司已在美国、欧盟和中国申请了数项专利。该团队一直在与工业伙伴联系,以生产高强度桥梁电缆、防弹背心和汽车弹簧的超级钢的原型,以进行进一步的测试和试验。钻井采油钢铁的最新突破,与罗伯特·o·里奇教授的研究团队合作在劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)和加州大学伯克利分校,导致钢的屈服强度抵抗变形~ 2 gpa,优越的断裂韧性102 mpa�m½,和良好的均匀延伸率为19%。(图1和图2)。

该团队还在超级D&P钢的结构上取得了重要的科学发现。该超级钢通过一种新型的“高强度诱导多层分层”增韧机制,在主断口下形成多条微裂纹,具有独特的断裂特征。这些微裂纹可以有效地吸收来自外部施加的力的能量,从而使钢具有比现有钢材料更高的韧性。欧洲杯足球竞彩

目前,桥缆用高强度钢的屈服强度低于1.7 GPa ~,断裂韧性低于65 MPa�m½;用于装甲车辆的高强度装甲钢具有类似的最大强度-韧性组合。D&P钢可以达到的韧性水平比现有的钢材料高得多,同时保持超强的强度。欧洲杯足球竞彩

例如,钢琴钢丝的强度极高,从2.6 GPa到2.9 GPa,以抵抗变形和保持乐器的音调,这是以牺牲韧性为代价的,反过来又非常脆。

同时,D&P钢的原材料成本仅为目前用于航空航天的马氏体欧洲杯足球竞彩时效钢的20%(例如300级,其屈服强度和断裂起裂韧性分别为1.8 GPa和70 MPa�m½)。

“D&P钢还有其他优势,比如工业加工简单,原材料成本低。欧洲杯足球竞彩它可以通过传统的轧制和退火工艺生产,因此不需要复杂的制造路线和特殊设备。”2020欧洲杯下注官网该期刊文章的第一作者、黄教授指导的博士生刘丽说。

“我们向新型超级钢铁的工业化迈进了一大步。它在各种应用中显示出巨大的潜力,包括高级防弹背心、桥梁电缆、轻型汽车和军用车辆、航空航天以及建筑行业的高强度螺栓和螺母。”黄教授补充说。

来源:https://www.hku.hk/

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