據外媒報道，香港大學（University of Hong Kong，HKU）機械工程系教授Huang Mingxin領頭，與美國勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Lab，LBNL）的研究人員合作開展了超級鋼（Super Steel）項目，并(bing)在新型超級(ji)D&P鋼方面（采用新型變形和分層法(fa)制成）取(qu)得了重(zhong)大(da)進展。此種新鋼材的抗斷裂性大(da)大(da)提升，同時具有強(qiang)大(da)的強(qiang)度，可(ke)用于先進工業應用。

（圖(tu)片來(lai)源(yuan)：香港大學）

鋼(gang)是一種常用合金，因(yin)此材(cai)料科學家和工(gong)程(cheng)師(shi)們(men)都在(zai)不(bu)斷尋找新一代鋼(gang)材(cai)，即更容(rong)易延(yan)展成不(bu)同(tong)形狀(zhuang)和結構（延(yan)展性）、具有更強的(de)抗變形能力(li)（強度(du)）和抗斷裂性（韌性）、重量(liang)輕且生產成本(ben)低的(de)新鋼(gang)材(cai)。

該項(xiang)任務很(hen)困難，因為傳統觀點(dian)認為，提高一(yi)種金屬(shu)性能(neng)的表現，無論是(shi)強度(du)、延展性還是(shi)韌性，就會破壞(huai)其他一(yi)種或多種金屬(shu)性能(neng)。例如(ru)，增加強度(du)就會不可避免(mian)地讓金屬(shu)更(geng)脆（權衡(heng)強度(du)-韌性）；或者不太(tai)柔韌，無法被(bei)拉伸成不同形狀（權衡(heng)強度(du)-延展性）。

此前，該團隊已經顯著提高了D&P鋼的強度-延展性性能，因此，超級D&P鋼的三種金屬性能都達到了前所未有的高水平，這也是此前任何鋼鐵材料無法達到的。

（圖片來(lai)源：香港大(da)學(xue)）

該團隊(dui)在美國、歐(ou)盟和中國申(shen)請(qing)了多項專(zhuan)利(li)，并一直與(yu)工業合(he)作伙伴保持聯系，生產高強度橋梁電纜、防彈(dan)背(bei)心和汽車彈(dan)簧(huang)原型，以(yi)進一步測試和試驗新鋼材。D&P鋼取得的最(zui)新突破由香(xiang)港大學與(yu)美國勞倫斯伯克利(li)國家實驗室Robert O. Ritchie教(jiao)授研(yan)究團隊(dui)取得，使得新鋼材的屈服抗變形(xing)強度約為(wei)2GPa、抗斷裂性達(da)102MPam?、均勻延伸率達(da)19%。

研究小組還在(zai)超級(ji)D&P鋼(gang)的(de)結構方面取得(de)了(le)(le)重(zhong)大科學發現。超級(ji)鋼(gang)通過(guo)一種新(xin)型 “高(gao)(gao)強度誘導多(duo)層(ceng)分層(ceng)”增(zeng)韌(ren)機制，具備了(le)(le)一種獨(du)特的(de)抗斷(duan)裂性特征，其中(zhong)主斷(duan)裂表面下(xia)形(xing)成了(le)(le)多(duo)個微(wei)(wei)裂紋(wen)，而微(wei)(wei)裂紋(wen)能夠有效吸收來自外部作用力(li)的(de)能量，使新(xin)超級(ji)鋼(gang)的(de)韌(ren)性比現有的(de)鋼(gang)材高(gao)(gao)得(de)多(duo)。

目前，高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)度橋(qiao)梁電纜鋼的(de)(de)屈(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)度低于(yu)1.7 GPa，抗斷裂(lie)強(qiang)(qiang)度低于(yu)65 MPa m?，用于(yu)裝(zhuang)甲車的(de)(de)高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)度鋼的(de)(de)最大強(qiang)(qiang)度-韌(ren)性性能(neng)也與之類(lei)似。因此(ci)，D&P鋼的(de)(de)韌(ren)性水平比(bi)現有的(de)(de)鋼材要高(gao)(gao)得多，同時(shi)保持超強(qiang)(qiang)的(de)(de)強(qiang)(qiang)度。

例(li)如，鋼琴鋼絲強度(du)(du)超高(gao)，為2.6 GPa到2.9 GPa之(zhi)間，具(ju)抗變形能力(li)以保持樂器的(de)音質，但是(shi)此種強度(du)(du)是(shi)以犧牲韌(ren)性為代價(jia)的(de)，反過來會讓其非常脆弱。

與(yu)此(ci)同時，D&P鋼的(de)(de)原材料的(de)(de)成本(ben)只有目前航天航空中所(suo)用的(de)(de)馬氏體鋼成本(ben)的(de)(de)20%，后者的(de)(de)屈服強(qiang)度(du)和抗斷(duan)裂起(qi)始韌度(du)分別為1.8 GPa和70 MPa m?。

研究人員表示(shi)：“D&P鋼還有其他優勢，例(li)如(ru)工業加工簡單、原(yuan)材料成本低。可以(yi)通過傳統的軋制(zhi)和(he)退火工藝(yi)，無(wu)需復雜的制(zhi)造路線和(he)特殊(shu)設備(bei)就(jiu)可制(zhi)成。現在，我們離新型超級鋼的工業化又近了一步(bu)，其展示(shi)出巨大的應用潛力，可用于高(gao)級防彈(dan)背心、橋(qiao)梁電纜、輕(qing)型汽車(che)、軍(jun)用車(che)輛、航空航天(tian)以(yi)及建(jian)筑行業的高(gao)強度螺栓(shuan)和(he)螺母。”