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世界上強度最高的钛合金

圖文更新时间:2024-09-27 12:07:21

澎湃新聞記者王蕙蓉

近日，科學家開發出一種在極低溫度下具有高強度和高延展性的獨特合金。因其經濟性，該材料可廣泛用于探索太空、地球海洋、北極和南極所需的系統。

世界上強度最高的钛合金（科學家研制耐極低溫高強度延展合金）1

圖片來自Fotolia / Inspirar

為制造可在極低溫度下運行的系統，目前采用的是奧氏體鋼，即正火後具有奧氏體組織的鋼，正火是—種改善鋼材韌性的熱處理。但科學家表示，奧氏體鋼的強度、可塑性和其它機械性能往往不足。

此次，俄羅斯别爾哥羅德國立研究大學科學家研制出一種基于鐵、钴、鎳、鉻和碳的具有前景的合金。該合金在零下150攝氏度及更低溫度下，依然具有出色性能。相關成果發表在《材料科學與工程》(Materials Science and Engineering: A)上。

世界上強度最高的钛合金（科學家研制耐極低溫高強度延展合金）2

圖片來自《材料科學與工程》(Materials Science and Engineering: A)

“新合金的性能無論是在室溫還是在低溫下，都優于商業同類産品。在零下196攝氏度的液氮溫度下，其強度比最好的同類産品高一倍半，并具有24%的出色延展性。再加上優越的斷裂韌性，可提供（目前）最佳的機械性能平衡。”别爾哥羅德國立研究大學高級研究員德米特裡·謝蘇爾塔諾夫說道。

據悉，碳的存在和鐵含量的增加有助于額外提高合金強度，并降低材料成本。合金的高機械性能由相變誘導塑性(TRIP)效應決定。TRIP效應包括在冷塑性變形過程中依靠材料晶體結構的變化而大幅提高強度和延展性。

世界上強度最高的钛合金（科學家研制耐極低溫高強度延展合金）3

德米特裡·謝蘇爾塔諾夫，圖片來自别爾哥羅德國立研究大學

“這樣的合金很有吸引力，因為它們能夠通過拉深加工，産生強度更高的薄壁空心零件。”謝蘇爾塔諾夫表示，前述合金的使用為專為極低溫設計的系統開辟了廣泛的機遇，比如用于探索太空、地球海洋、北極和南極時的極低溫技術。

前述研究數據将有助于擴展科學家對合金在各種條件下具有TRIP效應的行為機制的理解。研究人員表示，這将使人們能夠更準确地選擇材料和加工技術，以制造具有所需機械性能的産品。未來，團隊将進一步研究，促使新合金适應工業3D打印技術。

責任編輯：李躍群

校對：栾夢

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