近期，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心卢磊研究员团队领衔的一项最新科研成果，提出了一种全新的结构设计思路，在成功让金属材料保持高强度、高塑性的同时，大幅提升稳定性。这项成果于北京时间4月4日凌晨在国际学术期刊《科学》发表。

金属材料在循环载荷下的疲劳失效是威胁重大工程安全的隐形杀手。“金属材料不稳定的原因是金属中存在一种位错缺陷，当受到单向波动外力时，位错会移动、积累，逐渐形成不可逆转的变形和裂纹，最终导致金属突然断裂，这种现象也叫棘轮损伤。”卢磊解释。

卢磊研究员团队通过控制金属往复扭转的特定工艺参数，在金属材料内部引入一种空间梯度序构位错胞结构，可以阻碍位错的移动，使材料屈服强度提升2.6倍，平均棘轮变形速率降低了100至10000倍，突破了传统结构材料抗棘轮损伤性能难以提升的瓶颈。

据介绍，这种空间梯度序构位错胞结构作为一种普适性强的韧化策略，在多种工程合金材料中展现出广泛的应用潜力，有望为航空航天等极端环境下关键部件的长寿命和高可靠性服役提供重要保障。