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如何讓不易彎折的超高強(qiáng)鋼鐵具有“橡皮泥”一樣易于延伸的優(yōu)點(diǎn)？日前，東北大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)通過簡單高效的制備工藝，制造出一種擁有全新微觀結(jié)構(gòu)的超高強(qiáng)鋼鐵材料。該材料在加工成型過程中不僅不易發(fā)生斷裂，還能隨著形狀的改變提高堅(jiān)硬程度，在“強(qiáng)度”“塑性”等多個(gè)方面突破了現(xiàn)有同類別材料的性能上限。相關(guān)研究成果近日在《科學(xué)》雜志全文在線發(fā)表。

“鋼鐵的‘強(qiáng)度’與‘塑性’往往是‘魚與熊掌不可兼得’。一般來說，同種鋼鐵根據(jù)處理工藝的不同，‘強(qiáng)度’越高‘塑性’就會越低。”研究團(tuán)隊(duì)李云杰博士說，“剛極易折，超高強(qiáng)鋼存在的這個(gè)問題是鋼鐵材料的普遍難題。”

“特別是在航空航天、汽車、深潛等領(lǐng)域，用于承重的超高強(qiáng)鋼‘強(qiáng)度’往往需要比普通鋼鐵高出幾倍，這時(shí)鋼鐵的‘塑性’就會出現(xiàn)斷崖式下降。”研究團(tuán)隊(duì)袁國教授表示，發(fā)生這一現(xiàn)象的根本原因在于，隨著鋼鐵的不斷延展變形，材料內(nèi)部的微觀組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，容易產(chǎn)生加工硬化不足或局部應(yīng)力集中，導(dǎo)致鋼鐵發(fā)生斷裂。

因此，破解超高強(qiáng)鋼鐵材料強(qiáng)塑性矛盾難題成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問題。現(xiàn)有的大部分生產(chǎn)工藝，通常采用傳統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控方式，需要添加鎳、鉬等貴重金屬輔助或增加工藝流程來提高性能，不但成本較高不便于大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，而且塑性提升仍然非常有限。東北大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出了一種使“強(qiáng)度”和“塑性”同時(shí)提升的新機(jī)制，成功制備出系列低成本“碳錳合金系”新型超高強(qiáng)鋼，打破了超高強(qiáng)鋼對復(fù)雜制備工藝和昂貴合金成分的依賴，對推動低成本、大尺寸超高強(qiáng)塑性鋼鐵材料的制備和應(yīng)用具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

中國工程院院士王國棟表示，該組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新思路不僅適用于鍛造，還適用于軋制等加工方法，可進(jìn)行軸類、棒材、板材等生產(chǎn)制造，有望應(yīng)用于大型工程機(jī)械裝備、深海及國防安全等多個(gè)領(lǐng)域。接下來研究團(tuán)隊(duì)將圍繞該類別超高強(qiáng)鋼的工業(yè)化應(yīng)用開展進(jìn)一步研究。（劉勇、李青坡）