logo 首頁 > 文匯報 > 新聞透視眼 > 正文

城大揭納米孿晶結構 助研更強物料

2019-05-10
■呂堅(左)及孫李剛。 城大供圖■呂堅(左)及孫李剛。 城大供圖

香港文匯報訊(記者 高鈺)高強度和延展性的物料,是科學家一直追求的目標,一般而言,金屬的延展性會隨荓j度增高而下降,反之亦然。不過科學家發現,納米孿晶(nanotwins, NTs)結構則大有潛力解決這個矛盾。城市大學領導的團隊,首次揭示不鏽鋼中納米孿晶的變形規律,對於研發更高強度和延展性的材料帶來重要啟示。

研究團隊由城大副校長(研究及科技)呂堅領導,城大、上海理工大學、浙江大學的專家組成,獲國家重點研發計劃和國家自然科學基金資助,有關成果以「不鏽鋼中納米孿晶變形轉變的尺度規律」為題,已經於科學期刊《自然通訊》上發表。

過去已有研究指出,納米孿晶級數愈高,強度也愈高,同時可保持良好延展性,城大團隊致力探索納米孿晶的變形行為,研究人員透過原位拉伸試驗,配合理論模型及分子動力學模擬,首次發現奧氏體不鏽鋼(austenitic stainless steel)的納米孿晶,其變形轉變機制的臨界尺度。研究顯示,孿晶尺度在小於5納米、6納米至129納米之間,及大於129納米時,變形機制完全不同,其中在6納米至129納米之間會形成二級納米孿晶。團隊結合實驗結果與理論研究,建立了圖譜揭示不同尺度納米孿晶的變形機制,還闡明了納米孿晶變形尺度效應的內在機理和演變過程。

選廣泛應用不鏽鋼研究

根據材料科學研究報告《材料研究前沿:十年調查(2019)》指出,傳統金屬與合金、高熵合金及納米結構合金在未來十年將有良好發展前景。呂堅介紹說,團隊選用的奧氏體不鏽鋼,是被廣泛應用的工程材料,「研究成果除了可作為其他金屬材料強化機制的研究依據,亦有助推動納米孿晶先進材料的設計和發展。」

他又表示,納米孿晶不鏽鋼既是傳統合金又是納米結構合金,是次研究的新進展能提高傳統金屬材料的性能,同時有望提升高熵合金等新材料的特性。

未來團隊將繼續研究,如何激發不鏽鋼形成更高級數納米孿晶結構,找出最佳孿晶間距,並研究其他廣泛應用的工程材料的變形機制轉變臨界尺度,從而提高材料綜合力學性能。

讀文匯報PDF版面

新聞排行
圖集
視頻