让“不可能三角”成为可能

在金属材料的世界里，一直存在一个"不可能三角"：金属强度、塑性和使用过程中的稳定性此消彼 长、不可兼得。日前，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心卢磊研究员团队，提出一种全 新的结构设计思路，成功实现了金属材料高强度、高塑性与优异抗循环蠕变性能的协同提升。 金属材料内部是不稳定的，因为在金属中存在一种缺陷，专业人员称之为位错。"就好比一堆积 木，受力时会发生错位。"卢磊说，当金属受到单向波动外力时，位错会移动、积累，悄悄形成不可逆 转的变形和裂纹，最终导致某一次受力后突然断裂，这就是所谓的"棘轮损伤"。比如，飞机发动机叶片 每秒钟要承受上万次高温高压冲击；跨海大桥的钢索每天要扛住上百万吨车辆通行的压力——这些重大 设备的安全运行，都亟须提升金属材料在长期重复受力下的疲劳稳定性。 在研究中，科研人员通过在传统304奥氏体不锈钢中引入空间梯度序构位错胞结构，使材料屈服强 度提升2.6倍；同时，较相同强度的不锈钢及其他合金，其平均棘轮应变速率降低了2至4个数量级，突 破了结构材料抗棘轮损伤性能难以提升的瓶颈。 "这个灵感来自生活。"卢磊介绍，"引入空间梯度序构位错胞结构的操作方式就像拧麻花，通过控 制金属往 ...