中科院金属所提出应对金属疲劳的新思路

近日，中国科学院金属研究所的科研人员系统梳理了金属疲劳研究的发展历史和最新进展，并针对极端环境下金属及合金材料容易“累坏”的问题，提出了新的解决思路，为未来设计更“抗累”的材料指明了方向。

金属疲劳是指金属材料在反复受力后，最终被“累垮”断裂的现象。它就像一个“看不见的破坏者”，严重威胁着航空航天、能源装备、交通运输等领域重大工程的安全运行。虽然人类研究金属疲劳已近两个世纪，但它依然是材料科学中最棘手的难题之一。

“特别是在深空探测、深海开发、核能系统等极端环境下，材料反复受力且受力方式复杂多变，它的疲劳行为变得非常难以预测，更容易突然出事，造成严重后果。”文章作者、中国科学院金属研究所研究员卢磊介绍，更麻烦的是，现在新材料层出不穷，应用场景也越来越广，过去应对金属疲劳的传统方法也面临新挑战。

要突破当前金属疲劳研究遇到的瓶颈，文章强调需从基础研究与工程应用两个维度同时发力。一方面，科研人员要深入开展基础研究，重点搞清楚那些结构特别复杂的新材料在反复受力下的基本表现，弄明白它们内部发生了什么变化、为什么会“累坏”；另一方面，工程技术人员要聚焦实际应用，重点研究现有的金属材料和设备在真实复杂环境下的“疲劳”问题。比如，当材料的受力方向不一致、变来变去时，它会怎样？在高温、严寒、强辐射、腐蚀等恶劣环境下，它又会有怎样的表现和损坏规律。

“特别关键的是，解决这个难题不能只靠老思路，需要融合材料设计、先进制备技术、高精度表征手段及人工智能辅助分析等跨学科方法。”卢磊说，这种多学科交叉融合的研究方式，不仅能帮我们开发出既抗疲劳又比较便宜的新型金属材料，更有望革新极端环境所用金属材料的设计理念。