近期，中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心盧磊研究員團(tuán)隊領(lǐng)銜的一項最新科研成果，提出了一種全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計思路，在成功讓金屬材料保持高強(qiáng)度、高塑性的同時，大幅提升其穩(wěn)定性。這項成果于北京時間4月4日凌晨在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表。

金屬材料在循環(huán)載荷下的疲勞失效，是重大工程的安全隱患。“金屬材料不穩(wěn)定的原因是金屬中存在一種位錯缺陷，當(dāng)受到單向波動外力時，位錯會移動、積累，逐漸形成不可逆轉(zhuǎn)的變形和裂紋，最終導(dǎo)致金屬突然斷裂，這種現(xiàn)象也叫棘輪損傷。”盧磊解釋。

盧磊研究員團(tuán)隊通過控制金屬往復(fù)扭轉(zhuǎn)的特定工藝參數(shù)，在金屬材料內(nèi)部引入一種空間梯度序構(gòu)位錯胞結(jié)構(gòu)，可以阻礙位錯的移動，使材料屈服強(qiáng)度提升2.6倍，平均棘輪變形速率大幅降低，突破了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料抗棘輪損傷性能難以提升的瓶頸。

據(jù)介紹，該成果突破了金屬材料強(qiáng)度、塑性、穩(wěn)定性難以兼得的問題，在多種工程合金材料中展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力，有望為極端環(huán)境下關(guān)鍵部件的長壽命和高可靠性服役提供重要保障。