飞机、大桥寿命有望大幅延长！我国科研人员突破金属“不可能三角”

你知道吗？金属也会得“慢性病”！

航空发动机叶片每秒承受上万次高温冲击，跨海大桥缆索日复一日扛着百万吨重量——这些“国之重器”的金属部件，其实都在默默忍受着一种名为“棘轮损伤”的折磨。就像人长期劳累会积劳成疾一样，金属在反复受力后，内部会悄悄产生不可逆的损伤，最终可能导致灾难性断裂。 

为了攻克金属材料不稳定的难题，我国科研人员想出妙招：给金属“织”一张亚微米尺度的三维“防撞墙”！

4月2日，在中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心实验室，研究人员准备把加工过的金属材料样品放进扫描电镜，以观察结构变化。本报记者邹晓菁摄光明图片

这项突破性成果由中国科学院金属研究所卢磊团队于4月4日凌晨在线发布在《科学》杂志。他们仿照“拧麻花”的原理，通过特殊工艺在304奥氏体不锈钢内部构建出独特的“梯度序构位错胞结构”。简单说，就是在金属里造出了无数个“防撞墙”！

这些“防撞墙”有多厉害？

像弹簧一样吸收外力能量

遇到强冲击时会“自我升级”，形成更细密的防护网

让材料强度提升2.6倍

使金属材料抗疲劳性能提升上万倍！

4月2日，在中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心实验室，研究人员正准备把金属样品放进加工设备。本报记者邹晓菁摄光明图片

在金属的世界里，一直存在着一个“不可能三角”：强度、塑性和使用过程中的稳定性。这三种特性往往难以兼得。而这次卢磊团队的研究成果让这种不可能成为可能！“我们相当于给金属材料装上了会自我强化的‘纳米减震器’”，卢磊生动解释道，“而且整个强化过程均匀发生，不会因局域变形导致破损。加工后的金属材料，与原材料相比，在外观上几乎没有差别。”

4月2日，在中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心实验室，卢磊研究员正在展示加工前后的金属材料样品，表面上看不出差别，其内在结构已经发生变化。本报记者邹晓菁摄光明图片

这项成果也为航空航天、重大基础设施等领域的工程安全提供了全新的解决方案。这意味着，以后我们的飞机发动机可以更耐用，跨海大桥能更安全，航天器寿命将更长。

“在多种工程合金材料中，这项成果都有着广泛应用的潜力，有望为航空航天等极端环境下的关键部件的长寿命和高可靠性服役提供重要保障。”卢磊展望道。

（光明日报全媒体记者邹晓菁、刘勇）