陈根：超级钢是什么钢？

文/陈根

刚柔并济一直是材料领域对于理想材料的一种要求，当然这也是人生的一种重要状态。

但对于钢材而言，我们对其的印象一直是刚硬无比，几乎不存在刚柔并济的性能要求。也正是由于这种材料特性的缺失，导致传统钢材的应用受到了一定的局限。

但从最近根据《科学》杂志上发表的一项由香港大学和美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员共同合作研发的项目来看，他们已经成功地生产出了一种刚柔并济，并且具有高级性能的钢。对于钢这样的材料而言，目前最大的制约就是强度、韧性和延展性三者之间的平衡。通常而言其中的一项指标增强就会影响另外两项指标，所以这三种性能之间的平衡一直难以兼顾。

根据阿布的研究来看，研究人员称这种新型钢材为 “超级钢”。这种新材料的抗变形屈服强度约为2GPa，断裂韧性为102MPa-m½，均匀延伸率为19%。该研究团队表示，这使得这种“超强钢”比当前航空航天工程中使用的Grade 300马氏体时效钢更强、更坚韧。但这种新型钢的制造成本却只有其价格的20%左右，是一种兼顾性价比的超级钢。

这种超级钢的出现主要得益于制造工艺的改善，其采用了一种新的变形分配法（D&P），它的韧性来自于一种独特的设计特征。当材料表面出现断裂时，在其下方会形成多条细小的裂纹。这些细小的裂纹会继续吸收外力的能量，防止主裂纹过快扩散。这种新型超级钢的出现一方面将促使传统钢材的性能改造有了更进一步探索的可能；另外一方面将极大地拓宽钢材的应用领域。

根据研究人员的介绍，这种超级钢可应用于各种领域，包括超强防弹衣、桥梁电缆、轻型汽车和军用车辆、航空航天、建筑行业的高强度螺栓和螺母等。而这种对于传统材料的研发让我们看到了材料研究的一个新方向，那就是对于当前一些传统材料改性及性能拓展的可能，包括陶瓷、玻璃等。