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2023-01-31
科學(xué)家研制耐極低溫高強(qiáng)度延展合金，可用于探索太空、南北極
更新時間：2022-06-15 16:56:13作者：未知
近日，科學(xué)家開發(fā)出一種在極低溫度下具有高強(qiáng)度和高延展性的獨(dú)特合金。因其經(jīng)濟(jì)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(tǒng)。
圖片來自Fotolia / Inspirar
為制造可在極低溫度下運(yùn)行的系統(tǒng)，目前采用的是奧氏體鋼，即正火后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(xué)家表示，奧氏體鋼的強(qiáng)度、可塑性和其它機(jī)械性能往往不足。
此次，俄羅斯別爾哥羅德國立研究大學(xué)科學(xué)家研制出一種基于鐵、鈷、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(guān)成果發(fā)表在《材料科學(xué)與工程》(Materials Science and Engineering: A)上。
圖片來自《材料科學(xué)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(yōu)于商業(yè)同類產(chǎn)品。在零下196攝氏度的液氮溫度下，其強(qiáng)度比最好的同類產(chǎn)品高一倍半，并具有24%的出色延展性。再加上優(yōu)越的斷裂韌性，可提供（目前）最佳的機(jī)械性能平衡。”別爾哥羅德國立研究大學(xué)高級研究員德米特里·謝蘇爾塔諾夫說道。
據(jù)悉，碳的存在和鐵含量的增加有助于額外提高合金強(qiáng)度，并降低材料成本。合金的高機(jī)械性能由相變誘導(dǎo)塑性(TRIP)效應(yīng)決定。TRIP效應(yīng)包括在冷塑性變形過程中依靠材料晶體結(jié)構(gòu)的變化而大幅提高強(qiáng)度和延展性。
德米特里·謝蘇爾塔諾夫，圖片來自別爾哥羅德國立研究大學(xué)
“這樣的合金很有吸引力，因為它們能夠通過拉深加工，產(chǎn)生強(qiáng)度更高的薄壁空心零件?！敝x蘇爾塔諾夫表示，前述合金的使用為專為極低溫設(shè)計的系統(tǒng)開辟了廣泛的機(jī)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(shù)。
前述研究數(shù)據(jù)將有助于擴(kuò)展科學(xué)家對合金在各種條件下具有TRIP效應(yīng)的行為機(jī)制的理解。研究人員表示，這將使人們能夠更準(zhǔn)確地選擇材料和加工技術(shù)，以制造具有所需機(jī)械性能的產(chǎn)品。未來，團(tuán)隊將進(jìn)一步研究，促使新合金適應(yīng)工業(yè)3D打印技術(shù)。