英國當?shù)貢r間10月30日，國際科技期刊《自然》在線刊登了中國科學院金屬研究所研究員盧磊與美國布朗大學教授高華健合作發(fā)表的論文《不受歷史循環(huán)變形影響的納米孿晶金屬》。他們發(fā)現(xiàn)具有晶體學對稱結(jié)構(gòu)的納米孿晶金屬與傳統(tǒng)金屬材料不同，不但具有循環(huán)穩(wěn)定響應(yīng)而且疲勞累積損傷非常有限。

疲勞通常指反復施加循環(huán)外力而引起的一種材料性能弱化過程。在實際使用過程中約90%金屬構(gòu)件的失效均由疲勞斷裂引起，其原因是材料在循環(huán)加載過程中微觀結(jié)構(gòu)不斷變化、遭受嚴重且不可逆轉(zhuǎn)的累積損傷，從而導致材料循環(huán)硬化或軟化直至最終失效。

金屬材料的非穩(wěn)定循環(huán)響應(yīng)及疲勞壽命強烈依賴于其疲勞歷史，實際復雜循環(huán)載荷服役條件下金屬構(gòu)件的疲勞失效和壽命預(yù)測更加困難。因此，抗疲勞損傷材料發(fā)展的重大瓶頸問題就是如何減小或抑制循環(huán)變形過程中微觀結(jié)構(gòu)局域化和不可逆損傷。

金屬所科研人員利用電解沉積技術(shù)成功制備了塊體擇優(yōu)取向納米孿晶純銅樣品，通過傳統(tǒng)拉—壓變幅應(yīng)變控制疲勞實驗研究了該樣品的循環(huán)應(yīng)力—應(yīng)變響應(yīng)。結(jié)果表明經(jīng)過上萬次循環(huán)加載變形之后，納米孿晶金屬的塑性變形是完全可逆的且?guī)缀鯖]有累積損傷，表現(xiàn)出一種獨特的與歷史無關(guān)的穩(wěn)定循環(huán)響應(yīng)特征。這種具有獨特的穩(wěn)定循環(huán)響應(yīng)特征和有限累積損傷的納米結(jié)構(gòu)為發(fā)展抗疲勞損傷的高性能工程金屬材料提供了新思路。