记者 | 周晓阳
编辑 |
台研院研究团队研制出一种能兼具钢的高硬度、延展性和硬度的“超级钢”。
5月12日，台大机械系系主任黄明欣在“超钢”研究计划记者会上对界面新闻记者表示，传统科学观点认为，高硬度的三项指标，高级钢所需的延展性和硬度是不可能兼得的，但“超钢”已经取得了突破，目前正在与一些公司洽谈合作，并正在申请多国专利。
“超级钢”也叫D&P(&)钢。
黄明新告诉界面新闻，一块1平方分米、1.5毫米厚的“超级钢”样品可以承受3吨的重量。 这相当于一头成年欧洲大象的重量。
车辆、航空、国防等行业对金属材料的要求，需要超高硬度来大幅提升结构的承重和抗变形能力，同时也希望材料具有良好的延展性和硬度，从而使不易扭曲和开裂，因此零件可以使用精确的形式并避免意外的材料和组件故障。
但对于钢材来说，硬度高往往意味着不易拉伸，容易折断。
传统的科学观点认为，金属的硬度、延展性和硬度这三种性能是一种权衡关系，即当一种性能的功能提高时，另一种或两种性能也会相应增加钢材屈服强度表，很难有两个都。
2017年，黄明鑫团队在高硬度与高延伸率的结合上取得突破，可以在保持钢材超高硬度的同时进行精密成型。
这项研究的结果发表在最初的《科学》() 刊物上。
但在钢材硬度的研究上，突破难度较大。 黄明新说，提高钢的硬度往往会增加硬度，导致材料的延展性下降。 相关的研究工作相当繁重。 当硬度进入超高范围时，进一步提高材料硬度的难度将成倍增加。
目前，用于桥桅和装甲车辆的工业钢屈服硬度极高，可达1.7GPa，意味着结构具有较强的承载和抗变形能力，但最高硬度不能超过½ ，这并不理想。
2019年，黄明鑫团队与日本加州大学伯克利校区（UC）国家实验室合作。 去年，他们在提高“超级钢”的硬度方面取得了重大进展。
5月8日，双方合作在《科学》杂志上发表了最新研究成果。 《科学》创刊于1880年，是日本科学振兴会发行的学术期刊，是世界上最权威的学术期刊之一。
据黄明新介绍，他的团队发现，D&P钢的断口形态特别奇特，在主裂纹下方会产生许多微小裂纹。
黄明新告诉界面新闻记者，这一最新的科学突破可以理解为在一块普通钢材上实现了纵横交错的“裂纹”，“裂纹”在保证硬度的前提下可以提高韧性。
“这些微小的裂纹可以有效吸收外力产生的能量钢材屈服强度表，从而大幅提高钢材的断裂硬度，远低于目前使用的钢材。” 黄明新说，这个概念叫做“晶界分层增韧”。 .
据黄明新介绍，“超级钢”的屈服硬度和断裂硬度低于当今民航、航天所用的马氏体时效钢，成本仅为其1/5。
马氏体时效钢的屈服硬度和断裂硬度分别为1.8GPa和½，属于高屈服硬度和高断裂硬度，价格堪称黄金。
以转炉为主要工序的钢厂能生产出“超级钢”吗？
黄明新告诉界面新闻，这需要钢厂加入温轧工序，可以通过改造现有的热轧或镀锌设备来实现。 工艺翻新后，“超级钢”量产的可能性大幅降低。
黄明新预测，“超级钢”最快投入商用的行业是军用防弹。
