东京3月13日电,日本立命馆大学最新发表的一份公报称,该大学理工学部教授饴山惠率领的研究小组,开发出了一种全新的金属材料制造方法,可以使金属材料的力学特征得到飞跃性提高,同时具备高强度和高韧性,从而有望提高医疗和航空领域所用金属器械的安全性和耐久性。
医疗领域的人工关节、微型医疗器械和航天领域的火箭、人造卫星等,都需要质量更高的金属材料,要求金属材料即能够确保安全性和耐久性,又能适于制造小型化和轻量化的零件。但是,按照以往的常识,如果利用各种方法使金属材料获得高强度,就会损害其延展性,无法避免强度和延展性的此长彼消。自然,强度提高后,金属的韧性也会随之降低,所以利用金属材料实现零件的小型化和轻量化存在局限。
研究小组此次开发出的制造方法,首先对作为原料的金属粉末表面进行超高度形变加工,通过使用粉碎装置,使金属粉末表面出现大的凹凸不平的形变,从而使粉末表面形成了纳米(1纳米是十亿分之一米)级的超微细结晶颗粒组织。然后,将粉末放入模具进行成形和烧结,使金属材料内部形成了直径数十微米(1微米是百万分之一米)的粗大结晶粒被一层直径数微米的微细结晶粒包裹的结构。由于微细结晶部分发挥了高强度,而粗大结晶粒则确保了延展性,从而使金属材料整体上同时具备了高强度和高韧性。
迄今为止,研究小组让钛、铝、铁、铜、钴合金、不锈钢等几乎所有金属材料都同时具备了高强度和高韧性。利用纯钛制造的金属材料,其牵拉强度是原有制造方法的1.5倍,韧性则是2.2倍,强度和韧性都同时得到提高。
这一成果将在3月22日举行的日本金属学会春季大会上正式发表。(新华社)