如何应对金属疲劳？中国科学家提出基础研究与工程应用协同推进

来源：中国新闻网

中新网北京8月4日电 (记者 孙自法)金属疲劳被称工程材料的“隐形杀手”，因其广泛应用于航空航天、能源装备、交通运输等重大工程领域，对工程安全运行与可靠性保障构成潜在威胁而广受关注。

中国科学家应邀在最新一期国际专业学术期刊《自然-材料》(Nature Materials)发表观点文章提出，要突破当前金属疲劳研究的瓶颈，需从基础研究与工程应用两个维度协同推进。

中国科学家在国际期刊发表“金属和合金的疲劳”观点文章。(论文网页截图)

记者从中国科学院金属研究所获悉，该所潘庆松研究员、卢磊研究员合作完成题为“金属和合金的疲劳”的观点文章，北京时间8月4日下午在《自然-材料》上线发表，系统总结回顾金属疲劳领域的研究基础和进展，并提出应对极端环境下金属及合金材料疲劳失效挑战的新策略，从而为未来抗疲劳材料设计提供重要指导。

他们在文章中指出，在基础研究与工程应用两个维度协同推进上，基础研究层面，着重探究新材料(如跨尺度多层级结构金属)的基本疲劳特征，揭示其演化规律与物理本质，进一步深化对金属疲劳损伤微观机制的系统认知；工程应用层面，聚焦传统金属及相关构件和装备在复杂使役环境下的疲劳损伤行为，重点研究非对称或多轴复杂疲劳载荷、极端环境(如高温、低温、辐照、腐蚀及其耦合作用)下疲劳响应、损伤特征及规律。

与此同时，亟须创新性地融合材料设计、先进制备技术(如增材制造)、高精度表征手段及人工智能辅助分析等跨学科方法，这种多学科交叉融合的研究范式，不仅可为开发兼具高疲劳抗性与低成本优势的金属材料提供新途径，更可能推动极端环境用材设计理念的革新。

据介绍，尽管人类研究金属疲劳现象已近两个世纪，但它仍然是材料科学领域最具挑战性的课题之一。这一挑战的严峻性在深空探测、深海开发、核能系统等极端环境应用中尤为凸显：在极端环境的苛刻条件下，材料承受复杂循环载荷时表现出的疲劳行为具有高度复杂性和不可预测性，可能导致灾难性失效。

“金属和合金的疲劳”文章还强调，更值得关注的是，随着新型材料体系的快速发展和工程应用场景的不断拓展，传统抗疲劳设计方法也面临新的挑战。(完)