“這種結(jié)構(gòu)化方法使得鋼在保持高強度的同時，還具有良好的塑性，打破了傳統(tǒng)觀念中強度和塑性不可兼得的限制。”拿起一小塊鋼板，蘭州理工大學博士生導師喇培清細致地介紹著其中蘊含的科技含量。
鋼鐵是應用最廣泛的金屬材料之一，但其強度較低導致資源和能源的使用效率不高，進而增加了環(huán)境壓力。喇培清和團隊正在開發(fā)一種新型的高強度鋼，這種鋼通過在微觀和納米尺度上制造不同性質(zhì)的界面來實現(xiàn)微納結(jié)構(gòu)化。
然而，由于這些微納結(jié)構(gòu)通常具有高熔點，需要在高溫下進行燒結(jié)，精確控制這些結(jié)構(gòu)的形成和分布變得非常困難，這給深入研究和系統(tǒng)性開發(fā)新的強化理論帶來了挑戰(zhàn)。
圖為新理論指導研制了可規(guī)模化生產(chǎn)的高強韌耐熔鹽腐蝕微納結(jié)構(gòu)不銹鋼材料，已在新能源電極材料生產(chǎn)裝備、光熱電站中應用
喇培清和團隊研究的項目，在國際上率先采用鋁熱法成功制備了微納異質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼鐵材料，并創(chuàng)新性地開發(fā)了多種成型加工調(diào)控技術，以形成多樣化的微納結(jié)構(gòu)。
他表示，通過這些技術，實現(xiàn)了多種鋼鐵材料強度與塑性的成倍提升，或在保持良好塑性的同時顯著增強其強度，并深入揭示了微納結(jié)構(gòu)對材料強度和塑性影響的物理機制。
“這一突破性成果挑戰(zhàn)了現(xiàn)有的強韌化理論認知，并由此構(gòu)建了微納結(jié)構(gòu)強韌一體化增強的新理論體系。”喇培清說，該理論不僅適用于結(jié)構(gòu)金屬材料，還為鋼鐵及有色金屬結(jié)構(gòu)材料的綠色可持續(xù)發(fā)展提供了堅實的實驗依據(jù)和理論支持。
通過鋁熱法，該研究團隊成功制備了一種具有納米級晶粒和微米級晶界的鋼鐵材料。這種微納異質(zhì)結(jié)構(gòu)使得材料在保持較高強度的同時，還具有良好的延展性。通過一系列成型加工技術，研究人員能夠調(diào)控材料內(nèi)部的微納結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化其力學性能。
實驗結(jié)果表明，這種微納結(jié)構(gòu)的鋼鐵材料的屈服強度和抗拉強度比傳統(tǒng)鋼鐵材料提高了數(shù)倍，同時其延伸率也保持在較高水平。這些發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的強韌化理論，并為微納結(jié)構(gòu)在材料科學中的應用提供了新的理論基礎。
喇培清現(xiàn)任中國微米納米技術學會理事、甘青寧三省區(qū)電子顯微鏡學會副理事長、國家自然科學基金項目評審專家，并擔任省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室副主任等職務。
他前往英國，在牛津大學獲得關鍵實驗數(shù)據(jù)，并在國內(nèi)發(fā)表研究成果，幫助中國獲得納米晶合金材料自主知識產(chǎn)權。該研究受到美國亞利桑那大學、新加坡國立大學、韓國科學院等國際機構(gòu)和徐濱士院士團隊、清華大學、北京大學等國內(nèi)機構(gòu)的高度評價。
在新理論的指導下，該團隊成功研發(fā)出一種可規(guī)模化生產(chǎn)的高強度、高韌性且耐熔鹽腐蝕的微納結(jié)構(gòu)不銹鋼。該材料目前已應用于新能源電極材料的生產(chǎn)設備以及甘肅多地的光熱電站中。
“該材料的應用顯著提升了新能源電極材料的耐腐蝕性和使用壽命，降低了光熱電站的運行成本和維護難度。”喇培清表示，該材料的規(guī)模化生產(chǎn)也為新能源領域的發(fā)展提供了有力支持，推動了新能源技術的創(chuàng)新和進步。
這一研究成果不僅在國內(nèi)產(chǎn)生了廣泛影響，也在國際學術界和工業(yè)界引起了高度關注，為提升中國新能源領域的技術水平和國際競爭力做出了重要貢獻。
蘭州理工大學黨委常委、副校長陳偉表示，在成果轉(zhuǎn)化方面，該校將著力加大成果宣傳力度，推動社會服務工作向更深層次發(fā)展，促進創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的深度融合，深化產(chǎn)學研合作內(nèi)涵，全面提升成果轉(zhuǎn)化效能。
甘肅省科技廳將在2025年著力加強科技成果供給方與需求方的協(xié)調(diào)對接，著力解決科技創(chuàng)新主體之間“各自為政”以及與企業(yè)之間存在的“兩張皮”現(xiàn)象。
該廳成果轉(zhuǎn)化與獎勵處處長周曉云表示，通過持續(xù)拓展甘肅省科技成果轉(zhuǎn)化綜合服務平臺的功能，聯(lián)合省內(nèi)高校、科研院所及企業(yè)地方行業(yè)管理部門，共同舉辦科技成果專項推介會、技術對接會、成果推介沙龍等活動，為高端科研成果在全省范圍內(nèi)的落地轉(zhuǎn)化創(chuàng)造有利條件。
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