如何讓不易彎折的超高強鋼鐵具有“橡皮泥”一樣易於延伸的優點？日前，東北大學研究團隊通過簡單高效的制備工藝，制造出一種擁有全新微觀結構的超高強鋼鐵材料。該材料在加工成型過程中不僅不易發生斷裂，還能隨著形狀的改變提高堅硬程度，在“強度”“塑性”等多個方面突破了現有同類別材料的性能上限。相關研究成果近日在《科學》雜志全文在線發表。

“鋼鐵的‘強度’與‘塑性’往往是‘魚與熊掌不可兼得’。一般來說，同種鋼鐵根據處理工藝的不同，‘強度’越高‘塑性’就會越低。”研究團隊李雲杰博士說，“剛極易折，超高強鋼存在的這個問題是鋼鐵材料的普遍難題。”

“特別是在航空航天、汽車、深潛等領域，用於承重的超高強鋼‘強度’往往需要比普通鋼鐵高出幾倍，這時鋼鐵的‘塑性’就會出現斷崖式下降。”研究團隊袁國教授表示，發生這一現象的根本原因在於，隨著鋼鐵的不斷延展變形，材料內部的微觀組織結構發生改變，容易產生加工硬化不足或局部應力集中，導致鋼鐵發生斷裂。

因此，破解超高強鋼鐵材料強塑性矛盾難題成為國內外學者研究的熱點問題。現有的大部分生產工藝，通常採用傳統的微觀結構調控方式，需要添加鎳、鉬等貴重金屬輔助或增加工藝流程來提高性能，不但成本較高不便於大規模工業應用，而且塑性提升仍然非常有限。東北大學研究團隊創新提出了一種使“強度”和“塑性”同時提升的新機制，成功制備出系列低成本“碳錳合金系”新型超高強鋼，打破了超高強鋼對復雜制備工藝和昂貴合金成分的依賴，對推動低成本、大尺寸超高強塑性鋼鐵材料的制備和應用具有重大現實意義。

中國工程院院士王國棟表示，該組織結構設計新思路不僅適用於鍛造，還適用於軋制等加工方法，可進行軸類、棒材、板材等生產制造，有望應用於大型工程機械裝備、深海及國防安全等多個領域。接下來研究團隊將圍繞該類別超高強鋼的工業化應用開展進一步研究。（劉勇、李青坡）

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