港大研发「超级钢」 强韧度胜航天钢材

2020-05-13 00:00

(星岛日报报道)对航空及汽车制造业、国防工业等重工业,钢材不可或缺,香港大学工程学院研发的「超级钢」,经三年反覆测试后,发现以「变形及配分」方法制作而成的超级钢,承受外力时会以独特的「晶界分层断裂」方式,即先形成微小裂纹分担压力,而非直接断开,令超级钢具高延展性、屈服强度,同时具高韧性,打破往日三项指标不可兼得的极限。

钢是常用的合金材料,汽车、航空及国防等工业既要求钢具有三项能力,包括超高屈服强度,即承重结构具高抗变形能力;良好的延展性,即任意伸延扭曲的能力,以及不会轻易折断碎裂的韧性,令零部件能精准成型,并防止出现意外失效的情况,惟三项能力此消彼长,即提高其中一项功能时,其馀会相应下降。

港大机械工程系副主任黄明欣率团队,成功研发具高延展性及屈服强度的「超级钢」后,再花三年时间与美国柏克莱国家实验室合作,就超级钢韧性进行测试,发现其韧性极佳,较现有航天用的马氏体时效钢为高,而成本则大减八成,与汽车工业常用钢材相若。

黄明欣解释,超级钢以「变形及配分」方法制成,炼钢过程特意加入暖轧和退火两个步骤,令超级钢在承受外力时,有别于现有钢材直接断开,会以独特的「晶界分层断裂」方式,先形成很多微小裂纹「分担」力量,至无法承受时方断裂,「令强度及韧性这对『鱼与熊掌』可以兼得。」

黄明欣指超级钢用途广泛,如汽车厂以较现时钢片薄的超级钢生产,既能维持强度,亦可降低车身重量,达至减排悭油的作用,若制成车用弹簧则能加强避震功能;此外,亦可制成桥梁缆索、防弹衣等,「目前正分别与内地龙头桥梁制作公司和车厂接洽,若完成有关安全性的测试,有机会投入使用。」

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