百年机械 致远论坛——香港大学黄明欣教授讲座

汽车、航空及国防工业对钢铁材料的要求，既要超高强度，也要求良好的延塑性。然而，材料的强度和塑性之间常常相互矛盾的关系，尤其是屈服强度进入2GPa的超高范围时，进一步改善材料塑性具有非常大的难度。最近，我们在《SCIENCE》发表了一种新的变形配分（D&P）钢，获得2.2GPa的屈服强度和16%的均匀延伸率 [He et al, Science 357, 1029-1032, 2017]。该高强钢通过调控位错密度来同时获得高强度和高塑性，即高位错密度不仅可以增加金属材料的强度，还可以提高其延伸率。在高位错密度情况下，位错相互作用非常大，互相制约难于开动产生塑性变形，导致超高的屈服强度。但当应力达到2.2GPa这样一个高水平时，大量的位错突然发生雪崩式运动，从而产生高的塑性。位错看似矛盾的两方面被完美地统一了起来，该全新的位错理论成功地揭示了该高强钢获得如此优异力学性能的微观机理。