Một nhóm nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một loại thép mới siêu cứng và có khả năng kéo giãn, giúp giải quyết thách thức trong ngành sản xuất thép. Điều này có thể giúp cải tiến chất lượng và tăng năng suất trong các ứng dụng của thép.
Nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Đông Bắc ở Thẩm Dương, Phòng thí nghiệm Khoa học Vật liệu Quốc gia và công ty Jiangyin Xingcheng Special Steel Works ở miền đông Trung Quốc, cùng với Viện nghiên cứu sắt Max Planck ở Đức, mô tả loại thép mới trên tạp chí Science hôm 13/1.
Công nhân sản xuất thép trong nhà máy. (Ảnh: AFP).
Theo nhóm nghiên cứu, một mẩu thép nhỏ cỡ móng tay có thể chịu trọng lượng của chiếc xe nặng hai tấn mà không nứt gãy. Kim loại dễ uốn này cũng có thể kéo giãn 18 – 25%. Các nhà nghiên cứu cho biết vật liệu có nhiều ứng dụng ở ngành sản xuất phương tiện, hàng không vũ trụ và máy móc. Loại thép mới có thể tạo thành nhiều hình dáng phức tạp và hấp thụ năng lượng cao từ tác động của một vụ va chạm.
Tạo ra thép siêu cứng đồng thời có thể kéo căng là thách thức lớn đối với các nhà khoa học bởi độ cứng và độ dễ uống thường bù trừ lẫn nhau. Nhưng có nhu cầu công nghiệp đối với vật liệu như vậy để xây dựng phương tiện giao thông trên biển, thi công và cơ sở hạ tầng. Các nhà khoa học nghĩ ra thiết kế cấu trúc nano phân cấp mới, nhằm sản xuất thép với cả hai đặc điểm trên.
Nhóm nghiên cứu rèn vật liệu hợp kim thô nung chảy ở 1.200 độ C và để nguội. Trong quá trình đó, cấu trúc đặc biệt hình thành. Sau đó, họ sử dụng nitơ lỏng có nhiệt độ -196 độ C để làm nguội vật liệu sâu hơn, trước khi xử lý nhiệt ở 300 độ C để tăng độ ổn định.
Trưởng nhóm Li Yunjie, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ ở Phòng thí nghiệm cán và tự động hóa thuộc Đại học Đông Bắc, cho biết quá trình đơn giản hơn nhiều so với sản xuất thép độ bền siêu cao vốn thường được cán để tạo ra những tấm mỏng. Phương pháp do Li và cộng sự phát triển tạo ra thép độ bền 2 gigapascal, độ bền kéo cao nhất ở thép. Ngoài ra, phương pháp này giúp chi phí sản xuất một tấn thép giảm khoảng 75 USD và cắt giảm lượng khí thải carbon ở mức tương đương hơn 100kg than đá trên mỗi tấn thép.
Theo nhóm nghiên cứu, tương lai sản xuất thép ở quy mô lớn rất hứa hẹn. Nhóm nghiên cứu đang tìm hiểu ứng dụng thực tiễn của loại thép mới bằng cách xem xét nhiều trường hợp cụ thể và đánh giá hiệu suất của nó ở các mặt khách như độ mỏi kim loại và độ bền chống gãy.