提高汽车燃油效率的新型轻结构钢

　　材料学家金尚宪和韩国浦项科技大学的研究者从金属微结构出发，提高钢的延展性和强度。

　　汽油价格可能会有所下降，但汽车制造商仍然热衷于提高燃油效率。用更轻巧的材料制造汽车就是一种方法：减轻一辆汽车重量的十分之一，可以使燃油率提高6-8%。但跟其他更为昂贵和难以加工的材料相比，钢仍然是汽车首选的结构材料。我们所面临的挑战就是找到一种重量轻，强度高，韧性好的钢合金，这种合金往往是用铝和其他元素替换部分铁元素而制成。

　　在2月5日出版的《自然》中，材料学家金尚宪和韩国浦项科技大学的同事们描述了一种通过改变金属化合物在合金中的排列来改善轻钢结构的方法。他们报告说，他们材料的微观结构甚至比钛合金更强、更柔韧。

　　金属微结构的近距离研究有着悠久的历史，确切的说，它起始于产钢大市——英国谢菲尔德。在那里，地质学家亨利•克利夫顿索尔比于1863年第一次将显微镜运用到了钢铁生产中。自那以后，许多人便已了解了其物理性质。当充分加热时，钢的原子便以一种被称为奥氏体的形式排列。该结构使得钢具有延展性，有利于其成型为零部件。调整所述合金的组成可以使获得稳定奥氏体的温度降低到几百摄氏度。

　　强度高且韧性好

　　钢中另一种可能的结构是由脆性立方体构成的硬质B2。钢合金中铁和铝倾向于形成B2结构，但通常材料科学家们会尝试以调整温度或添加其它元素的方法来防止这种情况。

　　金和他的同事们做出了一种综合了B2硬度和奥氏体延展性优势的合金钢。他们通过添加镍和热处理由铁、铝、镁、碳构成的合金，诱导了少量的B2在整个钢中均匀形成。其中，硬质B2的点阵结构加强了奥氏体基体韧性，使得最终所得到的材料具有可观的拉伸强度。

　　研究人员认为，他们的工作可能对工业炼钢有用。加州大学河滨分校的材料工程师苏文•马萨杜说：“虽然距离此钢种投入生产还需要很长的时间，但它所形成的新奇显微组织结构可能对我们思考如何构建新的合金非常有用”。

　　金尚宪（该论文的合著作者之一）说，他和同事们将与韩国浦项钢铁公司（世界上最大的钢铁制造商之一）进行合作来推广他们的方法。尽管谢菲尔德、匹兹堡和宾夕法尼亚州的炼铁厂早已沉寂，但从长远来看，韩国的情况是：依靠着汽车产业，钢铁生产自2005年以来出现了近50％的增长。