國際研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)一種微觀機(jī)制，使實(shí)驗(yàn)性金屬合金能在低至零下253攝氏度的極端環(huán)境中抵抗裂紋擴(kuò)展與斷裂。該成果有望推動(dòng)航天、能源及交通領(lǐng)域更耐用材料的開發(fā)。

據(jù)《科學(xué)日?qǐng)?bào)》報(bào)道，由英國牛津大學(xué)與美國加州大學(xué)伯克利分校研究人員主導(dǎo)，并聯(lián)合美國勞倫斯·伯克利國家實(shí)驗(yàn)室開展的這項(xiàng)研究已發(fā)表于《自然》雜志。研究重點(diǎn)分析了兩種基于鈮和鈦元素的合金的機(jī)械性能。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，這兩種合金在20開爾文（約零下253攝氏度）條件下仍能保持抗裂紋擴(kuò)展能力，且在測試的Zui低溫度區(qū)間未出現(xiàn)明顯的脆性轉(zhuǎn)變。通常情況下，金屬隨溫度降低會(huì)變硬，但往往因吸收應(yīng)力和變形能力下降而更易發(fā)生脆性斷裂。

研究人員指出，上述合金通過不同的機(jī)制發(fā)揮作用：其晶體內(nèi)部會(huì)形成被稱為“晶體孿晶”的微觀結(jié)構(gòu)，即部分晶體采取相反取向，并伴隨局部結(jié)構(gòu)變化。當(dāng)這些結(jié)構(gòu)到達(dá)晶粒邊界時(shí)，會(huì)誘發(fā)新的“位錯(cuò)”缺陷，使金屬能夠繼續(xù)變形并吸收應(yīng)力，從而避免直接開裂。

研究團(tuán)隊(duì)表示，該發(fā)現(xiàn)有助于設(shè)計(jì)適用于極寒環(huán)境的合金，包括深冷系統(tǒng)、能源設(shè)施、交通工具及航天應(yīng)用中的關(guān)鍵部件，尤其是需承受劇烈溫度變化的組件。此項(xiàng)工作深化了對(duì)金屬材料在嚴(yán)苛熱環(huán)境下行為規(guī)律的認(rèn)識(shí)，為開發(fā)耐超低溫合金提供了理論依據(jù)。

資料來源：??????? ??????? ??????? ??????? – ????；原文發(fā)布日期：2026-11-01。本文為資料編譯。