在金屬材料的世界里，有一個“不可能三角”規(guī)律，即：金屬的強度、塑性、穩(wěn)定性，這三者不可兼得，此消彼長。我國科學家經過多年研究，提出了一種全新的結構設計思路，成功讓金屬材料在保持強度和塑性的同時，大幅提升穩(wěn)定性。這一成果于北京時間4月4日凌晨在國際學術期刊《科學》發(fā)表。

中國科學院金屬研究所的科研人員告訴記者，金屬材料不穩(wěn)定的原因是在金屬中存在一種缺陷，專業(yè)人員稱之為“位錯”。當金屬受到單向波動外力時，位錯會移動、積累，悄悄形成不可逆轉的變形和裂紋，最終導致突然的斷裂。這種損傷破壞了材料的穩(wěn)定性，就像是金屬的慢性病，不易被發(fā)現，但后果嚴重。

如何克服金屬材料天生的這種缺陷呢？科研人員提出了一種全新的結構設計思路，通過控制金屬往復扭轉的特定工藝參數，在其內部引入一種空間梯度有序分布的亞微米尺度穩(wěn)定位錯結構，相當于在金屬材料內植入了精心設計的亞微米尺度的三維“防撞墻”筋骨網絡，從而阻礙位錯活動。

中國科學院金屬研究所研究員盧磊告訴記者，科研團隊通過被稱為循環(huán)扭轉的技術，在晶粒內部搭起來結構單元尺寸只有頭發(fā)絲粗細的三百分之一的“鋼筋骨架”，也叫位錯胞。在金屬材料變形的時候，位錯胞要發(fā)揮關鍵作用。當外力來襲時，在內部會形成比頭發(fā)絲還要細萬倍的更密集的“防撞墻”，如同給金屬的筋骨網絡內又注入了會自動演化的納米“減震器”，賦予了金屬令人驚嘆的“遇強更強”的超能力，而且整個強化的過程可以做到均勻發(fā)生，不會出現局域變形導致的損傷。

據了解，目前團隊做出來的這種搭完“鋼筋骨架”的金屬材料抗循環(huán)蠕變的能力，要比傳統的金屬材料提高一百到一萬倍。其特點在于不改變金屬的形狀、尺寸、表面狀態(tài)，但金屬材料的服役穩(wěn)定性大幅提升。這一新突破對現代工業(yè)中例如航空發(fā)動機、壓力容器等方面的研發(fā)制造具有十分重要的意義。

來源：央視財經

責編：劉珺宇

校對：王蔚

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