兼具强度与可塑性，打造全新的钢合金处理方法

合金钢需要平衡强度与柔韧性，才能开发更多新可能，如今美国普渡大学和桑迪亚国家实验室工程师已经开发出新的钢处理方法，可以让合金钢更坚固、延展性也更高，未来能广泛应用在能源与航太领域。

对于材料来说，强度是抵抗破坏的能力、能承受多大的总外力，而延展性则是材料能延伸或能拉多长城不同的形状，通常强度跟延展性是相互矛盾的概念，如果希望提高金属材料的延展性，可以让材料晶粒更大、更容易变形，晶粒较小则可以承受更大的应力，提高强度。

如今普渡大学和桑迪亚国家实验室找到平衡延展性跟强度的方法，该团队的实验对象为 T-91 合金钢，并开发出新的 Gradient T-91（G-T91） 新材料，顾名思义，这种材料具有贯穿整个晶粒尺寸的梯度。

新钢材处理会在钢的表面形成一层超细金属晶粒薄层，大约是从表面往内 200 微米的深度，外侧颗粒细小不到 100 纳米，中心颗粒则大 100 倍，让 G-T91 的降伏强度（yield strength）达到 700 兆帕斯卡（MPa），比未经处理的 T-91 提高 36%，可塑性也比 T-91 高出 50%。

带领团队的 Zhongxia Shang 表示，这就是结构之美，由于中心是柔软的，因此可以保持可塑性，但透过引入纳米层压板，让表面变得更加坚硬。中心是大颗粒材料反之表面小至纳米的颗粒，一同变形拉伸十，大颗粒就负责拉伸，小颗粒负责承受压力，就能制造出兼具强度和延展性的材料。

团队也透过扫描电子显微镜（SEM）来看材料在不同外力的变化，研究显示，表面附近的超细晶粒是垂直向的，但随着压力增加，开始变得愈来愈圆，然后转向水平伸展，但团队也表示，目前也还不清楚为什么这些颗粒会移动，未来会再进行调查，也希望能藉此研发不同的颗粒排列方式，打造不同特性的。

Shang 表示，这是一个复杂的过程，以前从未见过这种现象，根据定义，G-T91 显示出超可塑性，但还不清楚实现这一点的确切机制。