POSTECH的科研人員稱,眾所周知,鈦合金是重量最輕、質(zhì)量最高的金屬材料,而新型鋼材在鈦合金的基礎(chǔ)上加以改進,具有更強的拉伸強度及柔韌性,英國雜志《自然》(Nature)也解釋了新型鋼材是如何利用含有金屬化合物的合金設(shè)計而成。
通常來說,冶金學(xué)家可以通過修改金屬化合物B2的形態(tài)和鋼基復(fù)合材料中的彌散顆粒(dispersion in the steel matrix)來壓制鋼材,而科研人員正是有效地利用了金屬化合物B2的這種特性研發(fā)出了新型高抗拉強度鋼材。
此前科研人員曾表示,重型鋼鐵的強度與重量比率(即強度系數(shù))較低,需要尋求其它材料替代。而高鋁含量低密度鋼(high-aluminium low-density steels)目前仍處于研究階段,該材料通過降低密度提高鋁含量來提升合金強度系數(shù),不過其柔韌性較差。
POSTECH的科研人員經(jīng)過多次試驗,通過修改奧氏體低密度鋼(austenitic low-density steel)里的元素成分,包括鐵、鋁、錳及碳元素以及5%的鎳(Ni),來實現(xiàn)金屬化合物B2的穩(wěn)定性。
科研人員還發(fā)現(xiàn),冷軋鋼板經(jīng)過熱處理后,鎳合金可以作為催化劑,使高鋁含量低密度鋼的面心立方鋼基(face-centered cubic matrix)中的B2納米粒沉淀。第二階段,通過控制金屬化合物B2的形態(tài)和鋼基復(fù)合材料中的彌散顆粒,來實現(xiàn)高鋁含量低密度鋼材料的柔韌性。
業(yè)界分析師稱,傳統(tǒng)重型鋼材越來越落伍,輕質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼材將成大勢所趨。目前在輕型車市場,使用重型鋼鐵的汽車份額正在逐漸減少,1995年為68.1%,而2011年則降至60.1%。
未來,汽車輕量化或許會成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大亮點,而POSTECH研究所也將于今年年底與韓國浦項制鐵公司(POSCO)合作,生產(chǎn)全新高抗拉強度輕型鋼材,并將其應(yīng)用到更多新能源汽車上。