我国科学家突破金属材料不可能三角：兼顾强度、塑性且大幅提升稳定性
在金属材料的领域中，存在着一个“不可能三角”的规律。这个规律表明，金属的强度、塑性以及稳定性这三者，是不能够同时兼得的，它们之间呈现出此消彼长的关系。我国的科学家经过多年的持续研究，提出了一种全新的结构设计思路。凭借这一思路，成功地让金属材料在既保持强度又保持塑性的情况下，大幅度地提升了稳定性。这一具有重大意义的成果，在北京时间 4 月 4 日的凌晨，被发表在了国际学术期刊《科学》上。
中国科学院金属研究所的科研人员告知记者，金属材料不稳定的缘由在于金属内部存在一种缺陷，专业人士将其称作“位错”。若金属遭受单向波动的外力，位错便会移动并积累，从而悄然形成无法逆转的变形与裂纹，最终致使突然发生断裂。这种损伤使得材料的稳定性遭到破坏，就如同金属患上了慢性病一样，不易被察觉，但后果却很严重。
科研人员提出了一种全新的结构设计思路，来克服金属材料天生的这种缺陷。他们通过控制金属往复扭转的特定工艺参数，在金属材料内部引入了一种空间梯度有序分布的亚微米尺度稳定位错结构。这种结构就如同在金属材料内植入了精心设计的亚微米尺度的三维“防撞墙”筋骨网络，能够阻碍位错活动。
中国科学院金属研究所的研究员卢磊告知记者，科研团队借助被称作循环扭转的技术，在晶粒内部构建起了结构单元尺寸仅为头发丝尺寸三百分之一的“钢筋骨架”，此“钢筋骨架”也被称为位错胞。当金属材料发生变形时，位错胞将会起到关键的作用。当外力来袭时，内部会形成一种极为密集的“防撞墙”，其细度比头发丝还要细万倍。这种“防撞墙”就如同给金属的筋骨网络注入了纳米“减震器”，而这些纳米“减震器”还会自动演化。这样就赋予了金属令人惊叹的“遇强更强”的超能力。并且，整个强化过程能够均匀发生，不会出现因局域变形而导致的损伤。
目前团队做出的这种搭完“钢筋骨架”的金属材料，其抗循环蠕变的能力比传统金属材料高。具体来说，能提高一百到一万倍。这种材料的特点是不改变金属的形状、尺寸和表面状态，然而金属材料的服役稳定性却大幅提升。这一突破对现代工业中如航空发动机、压力容器等方面的研发制造有着十分重要的意义。
（总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉）