如何让不易弯折的超高强钢铁具有“橡皮泥”一样易于延伸的优点？日前，东北大学研究团队通过简单高效的制备工艺，制造出一种拥有全新微观结构的超高强钢铁材料。该材料在加工成型过程中不仅不易发生断裂，还能随着形状的改变提高坚硬程度，在“强度”“塑性”等多个方面突破了现有同类别材料的性能上限。相关研究成果近日在《科学》杂志全文在线发表。
“钢铁的‘强度’与‘塑性’往往是‘鱼与熊掌不可兼得’。一般来说，同种钢铁根据处理工艺的不同，‘强度’越高‘塑性’就会越低。”研究团队李云杰博士说，“刚极易折，超高强钢存在的这个问题是钢铁材料的普遍难题。”
“特别是在航空航天、汽车、深潜等领域，用于承重的超高强钢‘强度’往往需要比普通钢铁高出几倍，这时钢铁的‘塑性’就会出现断崖式下降。”研究团队袁国教授表示，发生这一现象的根本原因在于，随着钢铁的不断延展变形，材料内部的微观组织结构发生改变，容易产生加工硬化不足或局部应力集中，导致钢铁发生断裂。
因此，破解超高强钢铁材料强塑性矛盾难题成为国内外学者研究的热点问题。现有的大部分生产工艺，通常采用传统的微观结构调控方式，需要添加镍、钼等贵重金属辅助或增加工艺流程来提高性能，不但成本较高不便于大规模工业应用，而且塑性提升仍然非常有限。东北大学研究团队创新提出了一种使“强度”和“塑性”同时提升的新机制，成功制备出系列低成本“碳锰合金系”新型超高强钢，打破了超高强钢对复杂制备工艺和昂贵合金成分的依赖，对推动低成本、大尺寸超高强塑性钢铁材料的制备和应用具有重大现实意义。
中国工程院院士王国栋表示，该组织结构设计新思路不仅适用于锻造，还适用于轧制等加工方法，可进行轴类、棒材、板材等生产制造，有望应用于大型工程机械装备、深海及国防安全等多个领域。接下来研究团队将围绕该类别超高强钢的工业化应用开展进一步研究。（刘勇、李青坡）