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城大研製強韌新合金 硬不鏽鋼3倍

【明報專訊】香港城市大學先進結構材料研究中心的一支研究團隊研發出創新策略,可製造高強度同時高韌性的新型合金。團隊已成功採用該策略製造出由5種金屬製成的新型合金材料,比常用的不鏽鋼種類堅固2至3倍,同時具有延展性,亦可在零下200℃以至1000℃的極端環境下維持性能。研究團隊成員楊濤表示,有關發現已於學術期刊《科學》發表,料新材料將可應用於製造航空設備、太空探索器材、安全運送液體天然氣等。

加入5種金屬原子納米顆粒 增變形力

合金用途廣泛,可以為建築結構的鋼材、汽車及飛機的框架等。然而,目前大部分合金材料均有共通問題,材料愈硬,延展度及韌性愈低,即無法變形及容易斷裂。城大材料科學及工程學系教授劉錦川過去一直研究新型材料克服相關問題,2015年他帶領團隊開始設計新方法研製新型合金。研究團隊發現,在合金內加入由鎳、鈷、鐵、鈦和鋁原子組成的複合納米顆粒,可提升合金的變形能力,並已找出理想配方。

-200℃至1000℃適用 料航天可應用

研究團隊成員楊濤解釋,大部分常用的合金由2至3種金屬製成,如鎳及鋁,而在合金中,以鐵和鈷原子取代部分鎳,有助增強新合金的延展性;用鈦取代部分鋁,則可降低新合金對空氣中濕氣的敏感度,變得不易脆。新合金將比常用的合金如常用於飛機工業、食品加工工業等的奥氏體不鏽鋼(Austenite)強度高2至3倍,延展性亦有所提高。

另外,材料一般在極端低溫下會比較脆,楊濤表示,已為新合金做測試,發現新合金可在零下200℃維持性能,而初步測試結果亦顯示新合金在1000℃高溫下亦可表現良好性能,未來會進一步測試高溫應用。他預計,新合金的應用範圍將十分廣泛,如新型超低溫設備、飛機和航空設備等;而該創新合金製造策略,亦可助研製不同要求的合金材料,為研發新式應用提供重要基礎。

明報記者

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