科研人员提出应对极端环境下金属疲劳的系列策略

4日下午，中国科学院金属研究所研究员潘庆松、卢磊在国际期刊《自然材料》在线发表了题为“金属和合金的疲劳”的观点文章。该文章系统总结回顾了金属疲劳领域的研究基础和进展，并提出了应对极端环境下金属及合金材料疲劳失效挑战的系列策略，为未来抗疲劳材料设计提供了重要指导。

疲劳失效是工程材料的“隐形杀手”，严重威胁航空航天、能源装备等关键领域的安全性与可靠性。尽管研究已持续近两个世纪，金属疲劳仍是材料科学的重大挑战。尤其在深空、深海、核能等极端苛刻环境下，材料在复杂循环载荷下的疲劳行为具有高度不可预测性，可能引发灾难性失效。此外，新型材料体系和新兴应用场景的快速发展，使传统抗疲劳设计面临新的挑战。

本文提出突破疲劳研究瓶颈的双路径策略:在基础研究层面，着重探究新材料的基本疲劳特征，揭示其演化规律与物理本质，深化对金属疲劳损伤微观机制的系统认知；在工程应用层面，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、极端环境下疲劳响应、损伤特征及规律。与此同时，进一步创新性地融合材料设计、先进制备技术、人工智能辅助分析等跨学科方法，以进一步加速高性能抗疲劳材料研发，推动极端环境材料设计的范式革新。

该工作获得国家自然科学基金委重大研究计划、中国科学院先导项目以及全球共性挑战专项等项目资助。