更强、更快、更轻：研究人员为电动汽车研发更高性能的新型钢材
摘要：
为了推动汽车去碳化，大阪都立大学的一个研究小组计算探索包括钛在内的 12 种金属如何与氮或碳形成键合，分析了钛等合金元素如何通过优化粘合过程来提高钢的性能，从而有助于生产更轻、更耐用的电动马达。
汽车去碳化包括从汽油发动机过渡到电动机，并采用高质量的钢制部件，以减轻汽车重量，同时确保电动机的高效运行。高性能钢材料可以提高乘坐的安静性，并能承受电机高速旋转带来的磨损。优化钢材改性工艺（包括在表面富集碳、氮和合金元素）是生产这些先进材料的关键。
为了了解钢中元素之间的相互作用，信息学研究生院副教授上杉德辉领导的大阪都立大学研究小组开展了一项系统调查。该研究小组对包括铝和钛在内的 12 种合金元素在渗碳过程中与碳以及在氮化过程中与氮的相互作用进行了 120 种组合的理论计算。
铁钛合金钢中氮和钛的稳定构型模型。资料来源：大阪都立大学
结果表明，当钛以特定的排列方式放置时，它会与氮或碳结合，使铁变硬。研究小组的分析数据还表明，合金元素的金属半径必须大于铁原子，才能很好地结合在一起。
上杉教授说："虽然从大量计算结果中阐明机理并非易事，但我们通过反复试验，采用了多元线性回归和分层分析法。这些结果有望有助于更好地理解钢材强化和提高耐久性的机理，并有助于开发出更优质的材料。"
编译来源：ScitechDaily
DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2024-062
资助：文部科学省计划：数据创建和利用型材料研究与开发项目、ISIJ 研究促进补助金、日本学术振兴会、轻金属教育基金会、日本科学技术振兴机构
