梯度结构钢在循环蠕变中的卓越抗性：开辟高强度材料新路径

发布日期： 2025年04月05日

来源：SCIENCE 44.7

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梯度结构钢在循环蠕变中的卓越抗性：开辟高强度材料新路径

循环蠕变（Cyclic creep），也称为棘轮效应（ratcheting），是一种严重的疲劳变形形式，由非零平均应力下的不对称应力循环导致的累积单向塑性应变引起。它常常致使结构材料过早失效，提高材料的抗棘轮效应能力是材料工程面临的一大挑战。研究表明，具有梯度位错胞结构的高强度奥氏体不锈钢（austenitic stainless steel ）展现出卓越的抗棘轮效应能力。其棘轮应变率比粗晶材料低 2 - 4 个数量级。这种抗性源于在稳定位错胞内，通过变形诱导的相干马氏体相变（martensitic transformations）形成六方密堆积（hexagonal close-packed ）纳米层，从而实现持续的微观结构细化。逐步细化的微观结构减轻了循环软化，抑制了应力循环过程中的应变局部化，进而降低了棘轮应变。梯度位错结构为高强度、抗棘轮材料的设计提供了一种有前景的方案。

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