【材料】像竹子一样坚韧,有弹性的钢材

NIMS(National Institute for Material Science国立研究开发法人物质·材料研究机构）为混凝土钢筋结构的建筑设计的固定螺栓开发了特殊钢材。

上面是普通的钢材所制造的螺栓。

NIMS的目标是制造出像竹子一样坚韧，有弹性的螺栓。

他们在测试的时候使用到的夏比冲击试验（Charpy impact test）装置。

Charpy impact test 是用以测定金属材料抗缺口敏感性(韧性)的试验。制备有一定形状和尺寸的金属试样，使其具有U形缺口或V形缺口，在夏比冲击试验机上处于简支梁状态，以试验机举起的摆锤作一次冲击，使试样沿缺口冲断，用折断时摆锤重新升起高度差计算试样的吸收功，即为Aku和Akv。可在不同温度下作冲击试验。吸收功值(焦耳)大，表示材料韧性好，对结构中的缺口或其他的应力集中情况不敏感。对重要结构的材料近年来趋向于采用更能反映缺口效应的V形缺口试样做冲击试验。（来源于百度）

首先测试现行的高强度钢材。

现行的材料的在实验中瞬间断开成两截。

而新开发的超高强度钢材在同样的实验条件下在缺口处却没有裂开，显示了极强的韧性以及弹性，达到了“打断骨头连着筋”的强度要求。

对比上面的实验数据也可以看出新开发的超高强度钢材比现行超强度钢材有压倒性的优势（横向坐标表示的实验温度，纵向坐标表示耐冲击强度）。其中在±50℃，也就是天气的极端气温之内范围，差距尤其明显。

简直就像竹子一般地坚韧。

这种新开发的高强度钢材的秘密在于它的加工温度。在拉伸钢材的时候将温度控制在500度的中间温度范围内。在这个温度，钢材的内部会发生有趣的结构变化。

借助电子显微镜，可以看到钢材在这个加工工艺下，形成了像竹子一样的纤维状的结构。也就是借助这种纤维状的结构，才形成了这种富有韧性以及弹力的特殊钢材。

除了在上面提到的夏比冲击试验（Charpy impact test），在拉伸强度（ tensile strength)试验中亦可以得到体现。

这是有两种钢材分别制作的用于拉伸强度试验的样条。

把样条分别放上试验机台。

现行的超高强度钢材在拉伸的过程中，在达到强度临界点的时候，基本没有发生形变就直接断裂开了。

而新开发的超高强度钢材在拉伸的过程中，在达到拉升强度临界点的时候，中间部分有慢慢拉细，而后再断裂开的的不同点。

通过使用这些材料，达到让建筑物在遇到强大冲击（比如地震）的时候，还能保持一定的支撑结构。

参考视频：

小编评：

我们所面对的问题还不一样

我们面对的不是用超高强度钢材

还是要用最新开发的超高强度的钢材的问题

我们是希望我们的建筑

先能用上正常标准的强度钢材

来源：日本科技观察；ID：japantech-observer