金属疲劳被誉为工程材料的“无形杀手”,这一现象因其广泛存在于航空航天、能源装备、交通运输等关键工程领域,对工程的安全运行和可靠性构成了潜在的威胁,因此引起了广泛关注。
中国科研人员受邀在最新出版的国际顶尖学术期刊《自然-材料》中发表见解,他们指出,若要攻克金属疲劳领域现有的难题,必须从基础理论研究和实际工程应用两个方面共同努力,实现同步发展。

我国科研人员在国际知名期刊上发表了关于“金属与合金疲劳特性”的研究论文。(论文网页截图展示)
中国科学院金属研究所传来消息,潘庆松研究员与卢磊研究员共同撰写了一篇名为“金属与合金疲劳”的论文,该文已于北京时间8月4日下午在《自然-材料》期刊上发布。论文全面梳理了金属疲劳研究领域的根基与最新进展,并针对极端环境下金属及合金材料的疲劳失效问题,提出了创新的应对策略,为未来抗疲劳材料的设计提供了宝贵的指导。
在他们的论述中,他们强调了在基础研究和工程应用这两个领域共同发展的重要性。在基础研究方面,他们专注于研究新材料(例如跨尺度多层级结构的金属)的基本疲劳特性,并试图揭示其发展的规律和物理原理,从而加深对金属疲劳损伤微观机制的全面理解;在工程应用方面,他们关注于传统金属及其相关构件和设备在复杂使用环境中的疲劳损伤行为,特别研究了非对称或多轴复杂疲劳载荷,以及极端环境(例如高温、低温、辐射、腐蚀及其相互作用)下的疲劳反应、损伤特征和规律。
同时,迫切需要创造性地将材料设计、尖端的制备技术(例如增材制造)、高精度的检测手段以及人工智能辅助的分析等跨学科技术进行整合,这种跨学科的研究模式,不仅能开辟出一条开发兼具高强度抗疲劳性和低成本特性的金属材料的新路径,而且还有可能引领极端环境材料设计理念的变革。
据相关资料显示,尽管人类对金属疲劳的研究已有近两个世纪的历史,然而它依旧被视为材料科学中最为棘手的难题之一。特别是在深空探索、深海开采以及核能系统等极端环境的应用中,这一挑战的严峻性表现得尤为明显:在这些极端且严苛的环境下,材料在承受复杂循环载荷时所展现出的疲劳特性,既复杂又难以预测,极有可能引发灾难性的故障。
“在探讨‘金属与合金的疲劳’这一主题时,文章特别指出,值得关注的是,随着新型材料体系迅速发展并在工程领域应用范围持续扩大,传统的抗疲劳设计手段正遭遇新的挑战。”(完)
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