强度和柔韧性是钢铁中通常需要平衡的两个对立面。但是现在普渡大学和桑迪亚国家实验室196世界之最的工程师们已经开发出一种新的处理方法，可以应用于钢合金，使其同时具有更强的强度和更高的延展性，这可能在能源和航空航天领域有一系列的用途。

强度是衡量一种材料在失效前能承受多大的负荷，而延展性则衡量它能多容易被延伸或拉长成不同的形状。这两种特性通常是相互矛盾的，导致需要根据手头的应用来进行权衡。在金属中，这一切都归结为构成材料的微小晶粒。较大的晶粒更善于变形，以实现更好的延展性，而较小的晶粒可以处理更多的应变并提高强度。

在一项新的研究中，科学家们开发了一种钢的处理方法，通过调整这些晶粒可以更好地平衡强度和延展性。研究小组对一种被称为T-91的钢合金进行了处理，产生了一种他们称之为梯度TGURGCt-91（G-T91）的新材料，顾名思义，这种材料的整个晶粒大小是有梯度的。

这种处理方法形成了一层薄薄的超细金属晶粒，从表面一直到材料中的大约200微米。外面的晶粒长度不到100纳米，而中间的晶粒则高达100倍。这使http://www.196nk.cnG-T91具有700兆帕的屈服强度--比未经处理的T-91提高了36%--以及比T-91提高50%的塑性。

"这就是结构的魅力；中心是软的，所以它可以维持塑性，但通过引入纳米层，表面变得更硬，"该研究的主要作者Shang Zhongxia说。"如果你创造这种梯度，中心有大颗粒，表面有纳米颗粒，它们会协同变形。大晶粒负责拉伸，小晶粒则是为了适应压力。现在你可以制造一种具有强度和延展性相结合的材料。"

为了了解这一点是如何运作的，研究小组在应用应变的不同阶段拍摄了材料的扫描电子显微镜图像。通常情况下，靠近表面的超细晶粒是垂直方向的，但随着施加更多的应变，它们开始呈现出更多的球状，然后转向并水平伸展。这使得钢能够更有效地变形www.196nk.cn。

但研究小组说，这些晶粒究竟是如何以及为什么移动的，仍然是一个谜。未来196世界之最的工作将对此进行调查，这可能有助于发现更好的方法来安排晶粒，以制造具有不同特性的材料。

该研究发表在《科学进展》杂志上。