元素百科向您介绍中国科学院金属发现的纳米双晶金属不怕疲劳。当地时间10月30日，国际科技期刊《自然》发表了中国科学院金属研究所研究员卢磊与布朗大学教授高华健合作发表的论文《纳米双晶金属》。他们发现，与传统金属材料不同，具有晶体对称结构的纳米双晶金属不仅具有稳定的循环响应，而且累积损伤非常有限。
疲劳通常是指由反复施加循环外力引起的材料性能弱化过程。在实际使用过程中，约90%的金属构件故障是由疲劳断裂引起的。原因是材料在循环加载过程中微结构不断变化，遭受严重不可逆的累积损伤，导致材料循环硬化或软化，直至最终失效。
金属材料的不稳定循环响应和疲劳寿命强烈依赖于其疲劳历史，在实际复杂循环负荷条件下更难预测金属构件的疲劳故障和寿命。因此，抗疲劳损伤材料发展的主要瓶颈是如何减少或抑制循环变形过程中微观结构的局域化和不可逆损伤。
金属研究所的研究人员利用电解沉积技术成功制备了纳米双晶纯铜样品，并通过传统的拉压应变控制疲劳实验研究了该样品的循环应力应变响应。结果表明，经过数万次循环加载变形后，纳米双晶金属的塑性变形完全可逆，几乎没有累积损伤，表现出与历史无关的独特稳定循环响应特征。这种纳米结构具有独特的稳定循环响应特性和有限的累积损伤，为高性能工程金属材料的发展提供了新的思路。
