吕教授有关强度及延展性更高的合金研究已于《科学》期刊发表

香港城市大学（城大）领导的研究团队早前首创发明超纳镁合金双相材料，最近再下一城，成功以超纳工程技术研发出大量兼备高强度与高延展性的结构材料。

有关研究已于国际学术期刊《科学》发表，题为「通过短程有序界面及超纳析出物研制延展性达2.6-GPa的合金」。城大团队有关镁合金的研究成果获选为2017 年 5 月4日《自然》期刊的封面故事。

城大工学院院长吕坚教授表示，城大领导的研究团队要破解的终极研究难题是，如何以钢或钛等金属制成高强度和高延展性的材料。

吕教授说：「如要造出强度及延展性更高的材料，必须先克服合金会随时间而出现无法避免的应变硬化能力下降问题。」

吕教授与论文作者之一、机械工程学系研究员栾军华博士（右）

团队采用独特方法对超纳级（尺寸小于10纳米）的超细晶粒合金进行实验，成功控制晶粒内部及晶界的排序和设计。

吕教授解释说：「我们曾以镁合金进行实验，但这次研究计划是以多种金属合成的材料作为实验对象。」吕教授团队的三个合作课题组负责人是曾在该组参与超纳双相研究的城大博士生与博士后，现于西安交通大学不同实验室担任教授及团队负责人。

他们发现超纳排序有助提高合金应对持续增加的拉伸应力，令合金的应变幅度达10%（相等于2.6-GPa）的时候才开始断裂。

他续说：「即使是纳米超细晶粒合金，其抗拉强度一般亦不会高于1.5至2GPa。」

吕教授指出，团队发现超纳排序对合金的位错和层错移动可产生较强的钉扎效应，令其移动变慢，从而增加了它们与其他可移动的位错作出互动和互缠的可能性，使合金负载时所产生的缺陷增加、积累。

吕教授说：「由于晶粒内部的超纳排序分布所含析出物极为整齐，因此所形成的缺陷分布也十分均匀。这样有助缓减压力积聚于某一点，令强度与延展性均匀互补，从而提升合金的应变硬化能力率及拉伸幅度。」

相关超纳工程技术经过微调后，将可进一步提升不同材料的强度和延展性，拓宽超强合金的应用范围，涵盖航天、汽车、3C（计算机、通讯和消费电子产品）产业，以至建筑工程等。

上述研究计划获「国家自然科学基金委员会及研究资助局联合科研资助基金」计划与「国家自然科学基金委员会」拨款资助。