汽油價格可能已經下降，但汽車製造商仍然熱衷於提高燃油效率。使用更輕的材料製造汽車是一種方法：將汽車重量減少十分之一可以提高 6-8% 的燃油經濟性。但鋼材仍然是汽車的首選製造材料——其他金屬成本更高且更難加工。挑戰在於找到一種輕質、堅固、延展性好的鋼合金，通常透過用鋁和其他元素替換一些鐵製成。
在 2 月 5 日的《自然》雜誌上，韓國浦項科技大學的材料科學家金尚憲及其同事描述了透過改變合金中金屬化合物的排列方式來改進輕質鋼材的方法。他們報告說，他們材料的微觀結構比鈦合金更堅固、更柔韌。
對金屬微觀結構的深入研究歷史悠久，最初可以追溯到 1863 年，在英國的鋼鐵生產城市謝菲爾德，地質學家亨利·克利夫頓·索比首次用顯微鏡觀察了人造鋼。從那時起，人們對鋼材的物理特性有了很多瞭解。當充分加熱時，鋼的原子會排列成稱為奧氏體的形式。這種結構賦予鋼延展性，使其可用於塑造零件。調整合金的成分可以將奧氏體穩定的溫度降低數百攝氏度。
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堅固且柔韌
鋼中另一種可能的結構是 B2——一種堅硬、易碎的立方體結構。鐵和鋁傾向於在鋼合金中形成 B2 結構，但通常，材料科學家會嘗試透過調節溫度或新增其他元素來防止這種情況。
金及其同事製造了一種利用 B2 的硬度和奧氏體的延展性的鋼材。透過新增鎳並對鐵、鋁、鎂和碳的合金進行溫度處理，他們使 B2 的散佈均勻地形成在整個鋼材中。由此產生的材料，其中硬質 B2 晶格增強了柔韌的奧氏體基體，具有令人印象深刻的抗拉強度。
研究人員認為他們的工作可能對工業鍊鋼有用。但加州大學河濱分校的材料工程師 Suveen Mathaudhu 表示，“即使這種材料需要很長時間才能投入生產，所形成的微觀結構的新穎性對於思考如何構建新合金可能非常有用”。
該論文的合著者之一韓秀金表示，他和他的同事將與韓國公司浦項鋼鐵公司（世界上最大的鋼鐵製造商之一）合作，擴大他們的方法。謝菲爾德和賓夕法尼亞州匹茲堡的鍊鐵廠早已安靜下來，但在韓國遠非如此：在汽車工業的推動下，自 2005 年以來，韓國的鋼鐵產量增長了近 50%。
本文經許可轉載，並於 2014 年 2 月 4 日首次發表。