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钢铁的逆袭 更轻更便宜

2015-02-09 14:07:39
作者:本站整理
来源:材料人网

纳米技术近期,韩国浦项科技大学HansooKim发布在Nature上的文章,HansooKim通过巧妙地在纳米层级上控制钢的结构,Kim制备出了一种与钛合金同样高强度,但



纳米技术


       近期,韩国浦项科技大学 Hansoo Kim 发布在 Nature上的文章,Hansoo Kim 通过巧妙地在纳米层级上控制钢的结构,Kim制备出了一种与钛合金同样高强度,但更轻,而且价格仅是前者的十分之一的铁合金。铁合金与纳米技术的融合已经不仅仅是概念了,让我们来看看材料科学家如何玩转科技,让纳米技术为我们带来很多新材料。
 
       钢铁因其综合性能高,价格低廉,从第一次工业革命以来,钢铁占据工业基础结构材料宝座已经几百年了。但是,在航空航、汽车等行业流行的轻量化进程中,钢铁因其密度较高的致命缺陷,地盘逐步地为钛合金等轻合金所蚕食。
 
       但是,钢铁的价格优势仍然非常明显,(钛合金每磅3美元,而钢只有30美分)。所以,面对新的形势要求,钢要想守住自己的地盘,需要让自己轻起来。
 
       要解决这个问题,材料科学家们首先想到的就是加入轻元素。铝是一种轻元素,性质与铁类似,低价且储量丰富,也就首先进入了材料科学家的视线。可惜的是,铁、铝、碳的合金太脆而无法使用。即使加入锰元素有助于缓解这个问题,但仍然不能让铝钢可以应用于汽车。现在,Kim博士领导的小组,发现加入第五元素——镍,可以解决这个问题。
 
      从化学家的角度来说,合金是一种混合材料而非真正的化合物。但金属有时会反应形成化合物,其中广为人知的是B2 型金属间化合物(两种不同金属元素相同比例组成的化合物)。在退火时,钢的晶粒之间,镍与部分铝反应形成几个纳米范围的B2晶体。
 
       B2 晶体抵御剪切应力,可以阻止微小的裂纹扩散到整个材料,从而达到强化的目的。再加上铝带来的轻质,新材料就成为一种比较理想的新型轻合金。
 
       当然,这种新材料的工业生产还存在很多问题,但全球最大的钢企浦项制铁对Kim 的成果表现了极大的兴趣,并计划在今年展开试验并产业化。
 
      如果这一切成为现实,不但钢铁在汽车上的地盘不再被蚕食,说不定将来还会在天空中再次看到钢制飞机。

责任编辑:温蕊

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标签: 纳米;钢铁

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