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吕昭平教授团队在国际顶级期刊《Nature》发表学术论文
发布日期:2017-4-13 10:55:23 阅读次数:1451

新金属材料国家重点实验室吕昭平教授团队创新合金设计理念,利用不同的强化机理,开发出一种高密度纳米强化的超高强韧马氏体时效钢。国际顶级学术期刊《Nature》4月10日在线发表了这一来自中国大陆材料学家们突破性的研究进展。

钢铁材料对于现代社会的意义,就如同骨骼对于人类的身体,是支撑起国民经济的脊梁。在航空航天、新能源、先进装备制造、国防安全和高速列车等先进交通运输行业,超高强韧钢是实现轻型化设计、节能减排的关键材料之一。钢铁材料的强者是马氏体钢,其强化主要在于这种钢铁材料中含有大量的钴、钛和钼等昂贵合金元素,还要经过复杂苛刻而严格的冶炼和热处理工艺,所以价格自然不菲,成为高端钢铁工业的明星,一般仅限用于航空航天及海洋技术中重要结构件,如火箭发动机壳体、飞机起落架、重要模具和关键联接件等。

如何才能进一步提高钢铁材料的强度?同时还要降低成本和简化工艺?吕昭平教授团队创新合金设计理念,大幅降低钼等贵重元素含量,完全不含钴钛等昂贵合金元素,而代之以铝和碳等常见的平民元素,利用不同的强化机理,开发出一种高密度纳米强化的超高强韧马氏体时效钢。新的超高强韧钢不但成本降低,生产工艺简单,而且抗拉强度达到2200MPa,同时塑性不低于8%,大幅度提高了高强钢铁材料的综合性能。

钢铁作为一种传统结构材料,普遍认为进一步提高强度和韧性已经非常困难,这一原创性成果在强度突破钢铁材料极限2000MPa的同时,仍能保持良好的韧性和塑性,不但有力地拓展了高端钢铁材料的实际工程应用领域,其设计理念还有望应用于其他合金,为新型超高强度材料的设计开发打开新的研究思路。中国作为钢铁大国,同时作为温室气体排放最多的国家,面对巨大的环境压力,发展高端钢铁工业,实现产业升级非常紧迫,源自北京科技大学几十年传统金属材料研究积累的原创性成果对于我国钢铁工业的发展有着重要意义,这一领先成果将有力地助推实现钢铁强国的“中国梦”。

 

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