[Bob Yirka , Tech Xplore]

在不锈钢中制造“防撞墙”以赋予其高强度和抗循环蠕变能力 HCP纳米层和SFs的强化机制。 来源: Science (2025). DOI: 10.1126/science.adt6666

来自中国科学院、山东大学和 Georgia Institute of Technology 的冶金学家、材料科学家和工程师组成的联合团队开发了一种方法，可以提高不锈钢抵抗金属疲劳的能力。在他们发表在 Science 杂志上的研究中，该团队开发了一种新的扭转技术，该技术在钢中起到“防撞墙”的作用，使其具有更高的强度和抗循环蠕变能力。

金属在多次弯曲时会产生疲劳，导致断裂。当这种情况发生在关键应用中时，可能会导致灾难性事故，例如桥梁倒塌。因此，多年来，科学家们一直致力于降低或防止金属中的应力水平。在这项新的研究中，研究人员找到了一种显著提高某种类型不锈钢强度的方法，同时还提高了其对循环蠕变的抵抗力，循环蠕变是指由于棘轮效应（一种重复弯曲的形式）而发生的疲劳。

这项新技术包括以某种方式在机器中重复扭转 304 austenitic stainless steel 样品。这导致构成金属的晶胞在空间上呈现梯度分布，从而构建出团队所描述的亚微米级三维防撞墙。在显微镜下，研究人员发现了一种超细的、小于 10 纳米的相干层状结构，通过阻止堆垛层错来减缓位错。

利用其他仪器，该团队发现金属表现出如此改进的原因是，扭转过程中形成的墙壁像弹簧一样，使金属能够吸收冲击，从而使整个金属在抵抗循环蠕变方面的能力更加均匀。

在处理后的金属测试中，研究团队发现，与未经处理的stainless steel相比，其强度提高了 2.6 倍，同时由棘轮效应引起的应变降低了 2 到 4 个数量级。该团队声称，这些改进可以使使用该金属制造的产品抗疲劳能力提高 10,000 倍。这使其有资格用于特殊应用，例如航空aerospace industry所需的那些应用。

更多信息: Qingsong Pan 等人, Gradient Structured Steel 的卓越抗循环蠕变性能, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adt6666

期刊信息: Science