更强、更快、更轻：为电动汽车提供动力的新型钢材

为了推进汽车脱碳，大阪都市大学的一个研究小组分析了钛等合金元素如何通过优化粘合工艺来提高钢的性能，从而有助于制造更轻、更耐用的电动机。

研究团队大量的计算探索了包括钛在内的12种金属如何与氮或碳形成化学键。

汽车脱碳包括从汽油发动机过渡到电动机，并采用高质量的钢铁部件，以减轻汽车重量，同时还要确保电机的高效运行。高性能的钢材料可以提高车辆行驶的安静性，并承受高速电机旋转的磨损。优化钢的改性工艺，包括用碳、氮和合金元素丰富表面，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，由大阪城市大学信息学研究生院副教授上杉德晃（Tokuteru Uesugi）领导的研究小组进行了系统的调查。该小组从理论上计算了包括铝和钛在内的12种合金元素，在渗碳过程中如何与碳以及在渗氮过程中如何与氮相互作用的120种组合。

上图为铁钛合金钢中氮和钛的稳定构型模型。

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，使铁硬化。该小组的分析数据还表明，合金元素必须具有比铁原子更大的金属半径才能很好地结合。

上杉教授表示：“虽然很难从大量的计算结果中阐明其机制，但我们通过反复试验，使用了多元线性回归和分层分析。这些结果有望有助于更好地理解钢铁增强和提高耐久性的机制，并有助于开发优质材料。”

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