中新網(wǎng)西安11月3日電 (記者 阿琳娜)記者3日從西北工業(yè)大學(xué)獲悉，該校科研團(tuán)隊(duì)在雙相合金強(qiáng)韌化方面研究取得突破性進(jìn)展，提出了雙相合金的相選擇再結(jié)晶概念，實(shí)現(xiàn)了雙相合金力學(xué)性能的顯著提升。這一研究成果，讓人類制造出密度低、強(qiáng)度高，且具有良好變形能力的合金材料，不再只是幻想。

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據(jù)介紹，一般而言，自然界中存在的材料，要么“強(qiáng)而脆”，要么“軟而韌”，因此，研制出“強(qiáng)且韌”的材料是材料科學(xué)家永恒的追求。

金屬材料因強(qiáng)度高且具備一定韌性，已經(jīng)被大量應(yīng)用于對(duì)安全系數(shù)要求高的結(jié)構(gòu)件中。比如，現(xiàn)在汽車由金屬材料制備的籠式結(jié)構(gòu)，即便受到一定程度的撞擊發(fā)生變形，也不會(huì)完全斷裂，從而保護(hù)駕乘人員的生命安全。那么，在更極端的環(huán)境中，金屬材料是否還能滿足使用要求呢？

西工大材料學(xué)院教授王志軍介紹：“舉個(gè)極端的例子，比如空間站受到太空垃圾的‘襲擊’時(shí)，太空垃圾會(huì)以每秒10公里左右的速度沖向空間站，普通的金屬材料會(huì)瞬間被擊穿。”

從理論上講，空間站的防護(hù)屏障所選用的材料，既要有極高的強(qiáng)度，又要有很高的韌性，同時(shí)還要輕便易運(yùn)輸。不僅如此，太空中還有宇宙射線和高低溫交替，在這種極端環(huán)境下，金屬材料也要保持很好的性能。

這就為材料科學(xué)家提出了一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的課題。從目前金屬材料的科學(xué)研究來看，使用既強(qiáng)又韌的金屬材料，是被動(dòng)防護(hù)的最佳選擇之一。

盡管目前空間站中使用的材料是可以防范以上風(fēng)險(xiǎn)的，不過，科學(xué)家們還是在不斷追求更輕、更高效、更節(jié)能環(huán)保、更容易制備的合金材料。

西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院王錦程教授團(tuán)隊(duì)，在雙相合金中提出的選“相”再結(jié)晶概念，為科學(xué)家們研制出密度低、強(qiáng)度高，且具有良好變形能力的合金材料提供了理論支撐。

什么是雙相金屬材料？團(tuán)隊(duì)何峰教授打了個(gè)比方：“我們可以把雙相金屬材料中的兩個(gè)決定其性能的結(jié)構(gòu)(雙相)，分別比喻為動(dòng)物的骨骼和肌肉，只有在骨骼強(qiáng)硬、肌肉發(fā)達(dá)，且軟組織柔韌的情況下，一個(gè)動(dòng)物才能有很好的運(yùn)動(dòng)能力。”

理論上來講，雙相合金因?yàn)榫邆?ldquo;骨骼”和“肌肉”協(xié)調(diào)運(yùn)行的基本要素，因此理應(yīng)具有很好的性能。然而，傳統(tǒng)雙相合金因?yàn)槭苤朴诩庸すに嚨南拗疲?ldquo;骨骼”之間的連接薄弱，容易“脫臼”，且“骨骼”與“肌肉”之間不能良好協(xié)作，因此在真實(shí)應(yīng)用場景下，雙相合金的性能總是與理論設(shè)想中的相去甚遠(yuǎn)。

針對(duì)這一難題，團(tuán)隊(duì)提出了一種獨(dú)特的“相”選擇再結(jié)晶概念，讓雙相合金的“骨骼”韌性更高，“肌肉”和“骨骼”的協(xié)調(diào)性更好，從根本上消除“脫臼”的可能性。這種方法首次在共晶高熵合金中實(shí)現(xiàn)了高達(dá)35%的均勻延伸率，并實(shí)現(xiàn)了接近2GPa的斷裂真應(yīng)力。

王錦程表示，相對(duì)于傳統(tǒng)強(qiáng)韌化方案，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出的新方法，不僅工藝簡單，更重要的是調(diào)控后的合金強(qiáng)塑性得到了成倍的突破，未來有望在空天防護(hù)、高端裝甲中獲得廣泛應(yīng)用。

何峰表示：“如果有了這樣的防護(hù)裝備，未來，太空旅行的安全指數(shù)將大大提高。”(完)

標(biāo)簽： 雙相合金