近期,浦項科技大學 Hansoo Kim 發布在 Nature上的文章。 通過巧妙地在納米層級上控制鋼的結構,Kim制備出了一種與鈦合金同樣高強度,但更輕,而且價格僅是前者的十分之一的鐵合金。這種納米科技讓鋼鐵變得輕質高強成了可能。
合性能高,價格低廉,從第一次工業革命以來,鋼鐵占據工業基礎結構材料寶座已經幾百年了。但是,在航空航、汽車等行業流行的輕量化進程中,鋼鐵因其密度較高的致命缺陷,地盤逐步地為鈦合金等輕合金所蠶食。
解決這個問題,材料科學家們首先想到的就是加入輕元素。鋁是一種輕元素,性質與鐵類似,低價且儲量豐富,也就首先進入了材料科學家的視線??上У氖?,鐵、鋁、碳的合金太脆而無法使用。即使加入錳元素有助于緩解這個問題,但仍然不能讓鋁鋼可以應用于汽車?,F在,Kim博士領導的小組,發現加入第五元素——鎳,可以解決這個問題。
科學家的角度來說,合金是一種混合材料而非真正的化合物。但金屬有時會反應形成化合物,其中廣為人知的是B2 型金屬間化合物(兩種不同金屬元素相同比例組成的化合物)。在退火時,鋼的晶粒之間,鎳與部分鋁反應形成幾個納米范圍的B2晶體。B2 晶體抵御剪切應力,可以阻止微小的裂紋擴散到整個材料,從而達到強化的目的。再加上鋁帶來的輕質,新材料就成為一種比較理想的新型輕合金。
這種新材料的工業生產還存在很多問題,但全球最大的鋼企浦項制鐵對Kim 的成果表現了極大的興趣,并計劃在今年展開試驗并產業化。如果這一切成為現實,不但鋼鐵在汽車上的地盤不再被蠶食,說不定將來還會在天空中再次看到鋼制飛機。
(來源:材料人網)
作者:粉體圈
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