中新網(wǎng)北京8月4日電 (記者 孫自法)金屬疲勞被稱工程材料的“隱形殺手”，因其廣泛應(yīng)用于航空航天、能源裝備、交通運(yùn)輸?shù)戎卮蠊こ填I(lǐng)域，對工程安全運(yùn)行與可靠性保障構(gòu)成潛在威脅而廣受關(guān)注。

　　中國科學(xué)家應(yīng)邀在最新一期國際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《自然-材料》(Nature Materials)發(fā)表觀點(diǎn)文章提出，要突破當(dāng)前金屬疲勞研究的瓶頸，需從基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用兩個(gè)維度協(xié)同推進(jìn)。

　　記者從中國科學(xué)院金屬研究所獲悉，該所潘慶松研究員、盧磊研究員合作完成題為“金屬和合金的疲勞”的觀點(diǎn)文章，北京時(shí)間8月4日下午在《自然-材料》上線發(fā)表，系統(tǒng)總結(jié)回顧金屬疲勞領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)和進(jìn)展，并提出應(yīng)對極端環(huán)境下金屬及合金材料疲勞失效挑戰(zhàn)的新策略，從而為未來抗疲勞材料設(shè)計(jì)提供重要指導(dǎo)。

　　他們在文章中指出，在基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用兩個(gè)維度協(xié)同推進(jìn)上，基礎(chǔ)研究層面，著重探究新材料(如跨尺度多層級結(jié)構(gòu)金屬)的基本疲勞特征，揭示其演化規(guī)律與物理本質(zhì)，進(jìn)一步深化對金屬疲勞損傷微觀機(jī)制的系統(tǒng)認(rèn)知；工程應(yīng)用層面，聚焦傳統(tǒng)金屬及相關(guān)構(gòu)件和裝備在復(fù)雜使役環(huán)境下的疲勞損傷行為，重點(diǎn)研究非對稱或多軸復(fù)雜疲勞載荷、極端環(huán)境(如高溫、低溫、輻照、腐蝕及其耦合作用)下疲勞響應(yīng)、損傷特征及規(guī)律。

　　與此同時(shí)，亟須創(chuàng)新性地融合材料設(shè)計(jì)、先進(jìn)制備技術(shù)(如增材制造)、高精度表征手段及人工智能輔助分析等跨學(xué)科方法，這種多學(xué)科交叉融合的研究范式，不僅可為開發(fā)兼具高疲勞抗性與低成本優(yōu)勢的金屬材料提供新途徑，更可能推動極端環(huán)境用材設(shè)計(jì)理念的革新。

　　據(jù)介紹，盡管人類研究金屬疲勞現(xiàn)象已近兩個(gè)世紀(jì)，但它仍然是材料科學(xué)領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的課題之一。這一挑戰(zhàn)的嚴(yán)峻性在深空探測、深海開發(fā)、核能系統(tǒng)等極端環(huán)境應(yīng)用中尤為凸顯：在極端環(huán)境的苛刻條件下，材料承受復(fù)雜循環(huán)載荷時(shí)表現(xiàn)出的疲勞行為具有高度復(fù)雜性和不可預(yù)測性，可能導(dǎo)致災(zāi)難性失效。

　　“金屬和合金的疲勞”文章還強(qiáng)調(diào)，更值得關(guān)注的是，隨著新型材料體系的快速發(fā)展和工程應(yīng)用場景的不斷拓展，傳統(tǒng)抗疲勞設(shè)計(jì)方法也面臨新的挑戰(zhàn)。(完)