処理により強度と可塑性に優れた合金鋼が生成されます。

高品質の鋼合金でテストされた新しい処理により、通常よりも高い強度と可塑性が得られます。これら 2 つの特性は、通常、組み合わせるのではなくバランスをとる必要があります。

鋼の最外層に生成された処理により超微細な金属粒子が伸び、回転し、さらに歪みがかかると伸びるように見え、パデュー大学の研究者が完全には説明できない超塑性をもたらします。

研究者らは、原子力や石油化学用途に使用される改良鋼合金であるT-91を処理したが、この処理は、車の車軸、サスペンションケーブル、その他の構造部品など、強力で延性のある鋼が有益となる他の場所にも使用できる可能性があると述べた。 。 サンディア国立研究所と共同で実施された特許取得済みの研究を文書化した論文「優れた引張可塑性を備えた傾斜ナノ構造鋼」が、雑誌 Science Advances に掲載されました。

T-91のより強力で可塑性の高い変異体の直接の結果よりもさらに興味深いのは、チームが超微細金属粒子の「ナノラミネート」と呼んでいるものの特徴を示すサンディアでの観察であり、この処理により、大気圏から広がる領域に作成されたものである。表面から約200μmの深さまで。

鋼のような金属は肉眼では一枚岩に見えますが、大きく拡大すると、金属棒は個々の粒子の集合体であることがわかります。 金属が歪みを受けると、金属構造が破壊されることなく維持されるように粒子が変形し、金属が伸びたり曲がったりすることが可能になります。 大きな粒子は小さな粒子よりも大きなひずみに対応でき、これが大きな粒子の変形可能な金属と小さな粒子の強力な金属との間の一定のトレードオフの基礎となります。

この論文の中で、筆頭著者の Zhongxia Shang 氏は、圧縮応力とせん断応力を使用して、T-91 サンプルの表面にある大きな粒子をより小さな粒子に破壊しました。 サンプルの断面を見ると、最小の超微細粒子のサイズが 100 nm 未満である表面から、粒子が 10 ～ 100 倍大きくなる材料の中心に向かって粒子サイズが増加していることがわかります。

G-T91 と呼ばれる改良サンプルは、引張応力の単位である約 700 MPa の降伏強度を有し、約 10 パーセントの均一なひずみに耐えました。これは、標準で達成できる強度と可塑性の組み合わせに比べて大幅な改善です。 T-91。

「これが構造の美しさです。 中心部は柔らかいので可塑性を維持できますが、ナノラミネートを導入することで表面ははるかに硬くなりました」とシャン氏は語った。 「次に、中心に大きな粒子があり、表面にナノ粒子が存在するこの勾配を作成すると、それらは相乗的に変形します。 大きな粒子が伸びに対応し、小さな粒子が応力に対応します。 そして今では、強度と延性を兼ね備えた材料を作ることができます。」