1、超(chao)高(gao)強馬氏體時效鋼

2017年(nian)4月10日，北(bei)京科技大學(xue)呂昭平(ping)教授作為通(tong)訊作者(zhe)的一(yi)篇論文在《Nature》刊(kan)登，該文基于晶格錯配和(he)高(gao)密(mi)度納米析出的理(li)念，設計并制備出(chu)超高(gao)強馬(ma)氏體時效鋼，強度最高達2.2GPa，塑性約為8.2%。

馬氏(shi)體時效鋼（maraging steel）是其中一種高強度材料，其顯微組織為馬氏體基體中包含納米析出粒子。本文利用化學有序效應（chemical ordering effect），設計(ji)高密度(du)位(wei)錯(cuo)及最小的(de)晶格錯(cuo)配的(de)析出(chu)物Ni(Al,Fe)，不犧牲韌性(xing)的(de)同(tong)時(shi)強化合金。如此低的(de)晶格錯配（0.03±0.04%）降低了析(xi)出(chu)物的形核能壘，從而(er)使(shi)析(xi)出(chu)物能以非常高密度及小尺寸的(de)狀態穩定析出，當析出物被位錯切過(guo)時會產生高剪切應力(li)，兩種強化機制使得高強鋼獲得優秀的綜合性能。作者認為這種晶格錯配的設計理念或許可以應用于其他金屬合金。

HAADF STEM圖和3D重構確定析出物B2

2、D&P超級鋼

2017年08月24日(ri)，《Science》期刊發(fa)表了由京(jing)港(gang)臺三地的鋼鐵科學家發(fa)明(ming)的D&P超級鋼。該超級鋼的屈服強度為2.2GPa，均勻延伸率(lv)為16%。

在此次研究中(zhong)，前瞻性地提(ti)出通過提高位(wei)錯密度(du)可(ke)以(yi)同時實(shi)現提(ti)高強度和延展性的創(chuang)新機理。

該鋼為簡單中錳(meng)鋼體系，成分中合金成本較低（10% Mn，0.47% C，2%鋁(lv)Al，0.7%V, wt.%）,且具備直接在鋼鐵企業進行百噸級(ji)規模的工業化生產的潛力。

D&P鋼與(yu)其它金屬材料的(de)強度和(he)延展性的(de)對比

3、仿骨(gu)結構“超級(ji)鋼”

2017年3月10日，日(ri)本九州大學與美國麻省理工學(xue)院的研究人員在(zai)Science發表(biao)了關于仿骨鋼的論文(wen)。受啟發于動物骨骼優越(yue)的(de)抗斷裂性能，通過深入研(yan)究骨(gu)骼微觀構造，他們設計了同時具有多相、亞穩態(tai)和納米層(ceng)狀結構三種特征的仿骨鋼（Fe₉Mn₃Ni_1.4Al），其(qi)擁有極其(qi)出色的抗(kang)疲勞斷裂的性能(neng)。

研究人員發現相變誘(you)導的裂紋(wen)終止（TICT）與粗糙度(du)誘導的裂紋終止（RICT）這兩種機理同時阻止了裂紋(wen)(wen)的擴展。由于存在納米層狀結(jie)構，大幅減少裂紋(wen)(wen)的增長。此外(wai)，仿骨(gu)鋼(gang)的多相(xiang)和亞穩態(tai)結(jie)構(gou)，一些區域比其他區域更具有柔(rou)韌性，通過相(xiang)變可(ke)以吸(xi)收那些可(ke)能幫助微裂紋擴展的(de)能量(liang)，甚至還(huan)可(ke)以使(shi)產生的(de)微裂紋重新閉合。

研(yan)究(jiu)人(ren)員表示，該材料可構建從橋(qiao)梁(liang)到航天器(qi)的所(suo)有(you)東西，并避免由金屬疲勞所(suo)引起的災難。而且這種策略也可以(yi)用于(yu)設計其他合金，提(ti)高(gao)它們對機械(xie)疲勞的(de)抵(di)抗力。

仿骨(gu)合金(jin)與其他幾種(zhong)鋼的結構對比圖

4、超(chao)強鎂(mei)合金

2017年4月(yue)5日，香港城市大學呂堅教授團隊首次制備(bei)出(chu)了超納(na)鎂合金(jin)材(cai)料。該鎂合金具備3.3GPa的超高強度，達到了近理論值E/20（E為材料(liao)的楊氏(shi)模量(liang)）。該課題組采用特殊的(de)磁控濺射(she)方法(fa)制備(bei)大體積的超納雙相材料（平均成分為Mg49Cu42Y9（at.%）），其(qi)中結構(gou)為~6nm 尺(chi)寸(cun)的(de)納(na)米晶(jing)MgCu₂均勻(yun)彌散分(fen)布于非(fei)晶殼Mg₆₉Cu₁₁Y₂₀中（納米晶(jing)的(de)體積(ji)百(bai)分(fen)比為56%）且晶粒呈現其(qi)低(di)位錯密度（quasi “dislocation free”）性質。

該(gai)鎂合金所具有(you)的小于10nm的超納雙相(xiang)-玻璃納(na)米晶（supra-nano-dual-phaseglass-crystal，簡(jian)稱(cheng)SNDP-GC）結構具備(bei)quasi “dislocation free”的納米晶(jing)相及弛豫的非(fei)晶(jing)相，打(da)破了(le)材料的尺(chi)寸(cun)效應(ying)。鎂基超納雙相-玻璃納米晶材料具有鎂(mei)(mei)合(he)金所固有的低(di)模(mo)量。鎂(mei)(mei)基超(chao)納雙相(xiang)-玻璃納米(mi)晶材料的變形機制為(wei)多重初生剪切帶的(de)(de)形(xing)成與納米晶粒的(de)(de)塑(su)性變形(xing)。

鎂基(ji)超(chao)納雙相-玻璃納米晶材料將會成為一種新的原型材料，在具有超高強度、超高耐磨性能的生物可降解植入材料方面(mian)將得以應用。

鎂基超納雙相-玻璃(li)納(na)米晶材料

與(yu)其(qi)他(ta)合金性能對比(bi)