重大突破！我國科學(xué)家成功提升金屬材料在長期使用中的抗疲勞能力 破解“不可能三角”
金屬材料在長期使用過程中產(chǎn)生的疲勞失效是威脅重大工程安全的隱形殺手。經(jīng)過多年研究，我國科學(xué)家成功解決了這一難題，讓金屬材料在保持高強(qiáng)度和高塑性的同時，大幅提升了抗疲勞能力。這項成果已在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上發(fā)表。
在金屬材料領(lǐng)域，強(qiáng)度、塑性和穩(wěn)定性這三種特性往往難以兼得，但中國科學(xué)院金屬研究所的一項最新突破打破了這一規(guī)律。在航空航天、跨海大橋等重要工程中，金屬材料長期使用中的疲勞失效是一個亟待解決的問題。簡單來說，金屬在長期受到同一種外力的情況下，會逐漸變形、出現(xiàn)裂紋，最終可能導(dǎo)致突然斷裂，這種現(xiàn)象被稱為“棘輪損傷”。為了克服這一難題，科學(xué)家們提出了一種全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計思路，在金屬材料內(nèi)部植入了亞微米尺度的三維“防撞墻”。
中國科學(xué)院金屬所研究員盧磊解釋說，經(jīng)過上千萬次拉壓變形后，金屬材料內(nèi)部會產(chǎn)生更多小的“骨架”，這些“骨架”可以小到幾個納米，密密麻麻地分布在材料內(nèi)部。它們在變形時既能吸收變形的能量，又能阻礙變形的外力。因此，這種新材料的壽命比傳統(tǒng)金屬要提高好幾個數(shù)量級。
科學(xué)家們的這一突破使金屬材料的“不可能三角”成為可能，為極端環(huán)境下重要工程的長期穩(wěn)定運行提供了關(guān)鍵支持。未來，我們或許能看到永不折斷的登山索、百萬公里無大修的飛機(jī)引擎，以及能抵御千年風(fēng)浪的海底隧道。
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