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韓國(guó)首創(chuàng)"超輕質(zhì)不銹鋼"相較傳統(tǒng)不銹鋼重量減輕約20%

近日,韓國(guó)科技信息通信部下屬的韓國(guó)材料研究所(KIMS)鋼鐵材料研究室與浦項(xiàng)產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究院(RIST)合作,在全球首次開(kāi)發(fā)了超輕質(zhì)不銹鋼,相較傳統(tǒng)不銹鋼重量減輕約20%左右。

此次研制的超輕質(zhì)不銹鋼,不僅改觀了“不銹鋼重量大”的傳統(tǒng)刻板印象,而且沒(méi)有添加高價(jià)的鎳合金,從而確保了價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。

 此次研究得到了韓國(guó)國(guó)防事業(yè)廳軍民合作振興院的軍民兩用技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的大力支持。相關(guān)研究結(jié)果刊登于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)報(bào)告》(Scientific Report)上,論文題目為《A new class of lightweight, stainless steels with ultra-high strength and large ductility》(一種新型的輕質(zhì)、超高強(qiáng)度、高延性不銹鋼)。今后研究團(tuán)隊(duì)將開(kāi)展技術(shù)量產(chǎn)化等后續(xù)研究。

迄今為止,超輕質(zhì)鋼材是在鋼中添加輕合金元素鋁,從而實(shí)現(xiàn)了輕量化效果。不過(guò),過(guò)量的鋁也會(huì)產(chǎn)生脆性,進(jìn)而造成易碎的問(wèn)題,因此,鋁的含量不能超過(guò)10%以上。為了克服這個(gè)問(wèn)題,研究團(tuán)隊(duì)對(duì)碳、錳、鉻等合金元素的添加量進(jìn)行了優(yōu)化,在添加12%鋁的同時(shí)降低鋼鐵的脆性。此外,通過(guò)添加鉻,促使鋼材表面產(chǎn)生鋁和鉻含量較高的致密氧化層,從而確保耐腐蝕性與400系不銹鋼相當(dāng)。圖1顯示了超輕質(zhì)不銹鋼與傳統(tǒng)輕質(zhì)鋼材顯微組織的對(duì)比。

傳統(tǒng)不銹鋼的密度為7.9-8.0g/cm3,重量大。而此次韓國(guó)研發(fā)的超輕質(zhì)不銹鋼添加了12%的鋁,密度降低至6.3-6.5g/cm3,輕約20%。這種超輕質(zhì)不銹鋼,如果優(yōu)先應(yīng)用于汽車(chē)、造船等行業(yè)領(lǐng)域,有望提高燃油效率,同時(shí)降低二氧化碳排放。

可以說(shuō),這項(xiàng)研究從全新的合金設(shè)計(jì)方向出發(fā),既突破了傳統(tǒng)不銹鋼的重量限制,又同時(shí)解決超輕質(zhì)鋼材所具有的腐蝕性和脆性問(wèn)題,意義重大。

不銹鋼的強(qiáng)度和延性?xún)?yōu)秀,還具有突出的耐腐蝕性,除了廚房電器、家用電器以外,在汽車(chē)、建筑、造船、醫(yī)療等行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也較為廣泛,由此可見(jiàn),此次開(kāi)發(fā)的超輕質(zhì)不銹鋼應(yīng)用前景廣闊。


本文摘選自本報(bào)2023年第44期B01部分內(nèi)容


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