Крупный прорыв в проекте Super Steel

Проект HKU super steel достигает прорыва в сотрудничестве с сотрудниками Berkeley Lab в производстве высокопрочной стали с беспрецедентным уровнем сопротивления разрушению.

Проект "Super Steel" под руководством профессора Хуана Минсина (Huang Mingxin) с факультетом машиностроения Университета Гонконга (HKU), совместно с сотрудниками Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL), совершил важный прорыв в своей новой стали Super D&P (произведенной с использованием нового метода деформации и разделения), чтобы значительно повысить сопротивление разрушению, сохраняя при этом суперпрочность для применения в передовых промышленных областях. 

Суперсталь

Результаты были опубликованы в журнале Science 8 мая 2020 года в статье "Создание ультрапрочной  стали методом зернограничной деламизации".

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Сталь - обычный сплав. Материаловеды и инженеры постоянно разрабатывают новое поколение материалов из стали, которые легче расширяются и удлиняются (пластичность) в различные формы и структуры, более устойчивы к деформации (прочность) и разрушению (вязкость), легки по весу и имеют низкую себестоимость.

Задача оказалась непростой. Традиционная точка зрения заключается в том, что повышение производительности одного металлического свойства, будь то по прочности  или вязкости, подорвет одно или несколько других. Например, увеличение прочности неизбежно сделает металл более хрупким (известный как компромисс между прочностью и вязкостью); или менее гибким для удлинения и перехода в различные формы. (компромисс между прочностью и вязкостью).

"В этом последнем прорыве в области стали Super D&P мы достигли беспрецедентного сочетания прочности и вязкости, которое может решить главную задачу в промышленном применении, имеющем решающее значение для безопасности, - достичь сверхвысокой вязкости разрушения, чтобы предотвратить катастрофический преждевременный излом конструкционных материалов. Этот прорыв также меняет традиционное представление о том, что достижение высокой прочности будет происходить за счет ухудшения вязкости, что неизменно приводит к охрупчиванию конструкционных материалов и значительно ограничивает область их применения", - сказал профессор Хуанг.

Ранее команда значительно повысила прочностные характеристики стали D&P. Таким образом, сталь Super D&P достигает превосходных характеристик по всем трем металлическим свойствам на беспрецедентном уровне, недостижимом ранее ни для каких материалов из стали.

Было подано несколько патентов в США, ЕС и Китае. Команда сотрудничала с промышленными партнерами для создания прототипов высокопрочного мостового троса, пуленепробиваемого жилета и автомобильной пружины с суперсталью для проведения дальнейших испытаний и испытаний. Последний прорыв в стали D&P, сделанный в сотрудничестве с исследовательской группой профессора Роберта О. Ричи в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL) и UC Berkeley, привел к тому, что сталь обладает пределом текучести против деформации ~2ГПа, превосходной вязкостью разрушения 102 MПа*м^0,5 и хорошим равномерным удлинением в 19%.

Команда также сделала важное научное открытие в структуре стали Super D&P. Суперсталь обладает уникальной особенностью разрушения, при котором под основной поверхностью разрушения образуются многочисленные микротрещины, благодаря новому "высокопрочному механизму многослойной деламинации", упрочняющему структуру. Эти микротрещины могут эффективно поглощать энергию от внешних сил, что приводит к гораздо более высокой вязкости стали по сравнению с существующими стальными материалами.

В настоящее время высокопрочная сталь для мостовых тросов имеет предел текучести ниже 1,7 ГПа ~ и вязкость разрушения ниже 65 MПа*м^0,5; высокопрочная бронированная сталь, используемая в бронированных автомобилях, имеет аналогичную комбинацию максимальной прочности - вязкости. Таким образом, уровень вязкости, который может быть достигнут сталью D&P, намного выше, чем у существующих стальных материалов, сохраняя при этом сверхпрочность.

Стальная фортепианная проволока, например, обладает сверхвысокой прочностью в диапазоне от 2,6 до 2,9 ГПа для сопротивления деформации и поддержания инструмента в хорошем состоянии, что достигается за счет вязкости и, в свою очередь, является очень хрупкой.

При этом стоимость сырья для стали D&P составляет лишь 20% от мартенситно-стареющей стали, используемой в настоящее время в аэрокосмической отрасли (например, марка 300, чей предел текучести и вязкость начала разрушения составляют 1,8 ГПа и 70 MПа*м^0,5, соответственно). опубликовано econet.ru по материалам scitechdaily.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet

"