克日，校机械与运载工程学院姜潮教授团队与德国马普所DierkRaab院士团队独做研究失掉重要停顿，功效在线发表在美国科学院院刊《PNA S研究提出相变介导（Transformation-medi委靡的全新科学概念与物理机制，深入提醒了马氏体相变对颓废裂纹扩张影响的两面性，廓清了相变疲劳的多尺度效应。这一机理性打破为新一代抗疲劳材料的假想供应了全新理念与技术路径，并有望用于成立基于材料失效物理的多尺度寿命模子，操纵于航空、航天、核电、高铁等重要工业范畴。
颓废生效是机械装备结构生效的首要起因，约占全部机械失效事务的90%由此带来了庞大的经济损失和安全隐患。为预防颓废生效的产生，就必要深入了解控制颓废伤害的微观物理机制，这些机制可以或许较着不同于材料在静载荷下的力学行动。一个典型例子就是形变勾引马氏体相变（Deformation-inducmartensittransform尽管这一机制早已被公认为合金材料最有效的强化机制之一，但其对材料颓废机能的影响目前仍不明确，并长期存在着多种相互矛盾的机理诠释。
图1马氏体相变对材料颓废裂纹扩张速度的影响
该使命采用一种新兴的中锰PIP钢作为研究资料，该材料可实现对奥氏体含量和机械稳定性的大范围调节，从而有效控制材料发生马氏体相变的方向性，这为通过直接对比两种在相变方向性上具有较着差别的材料力学行动，从而探明相变颓废效应供应了理想前提。别的，该使命还采用了进步前辈的原位SEM颓废实施技巧，可对颓废裂纹扩张及其周边微观机关蜕变履行实时调查，从而实现颓废过程细节消息的完整获得。得益于新材料和新技术手段的采纳，研究发明了一些关于马氏体相变效应的有趣气象和结果。
研究表白，马氏体相变对颓废裂纹扩大的影响存在着两面性。短裂纹阶段，马氏体相变可起到抑制颓废裂纹扩大的不利感化，可使颓废裂纹扩张速率降低高达2个数量级；而在长裂纹阶段，马氏体相变却起到加速颓废裂纹扩大的不异感化（图1进一步的机理研究提醒，马氏体相变可激发两种具有抵挡性的颓废机制，即起抑制裂纹扩张感化的相变介导裂纹滞止（Transformation-medicrackarrest图2和起促进裂纹扩张感化的相变介导裂纹合并（Transformation-medicrackcoalesc其分别在短裂纹阶段和长裂纹阶段起主导作用。研究深入阐发了这两种疲劳机制的成因，证明其来源于相变产物马氏体自己所具有的硬而脆”内禀特性，而并非来源于相变过程本身（如裂纹闭合效应）
图2相变介导裂纹滞止效应
关于相变颓废效应两面性的提醒，可用于合理注释和调和一些看似矛盾的颓废气象报导，并有望用于一种全新亚稳微观机关梯度资料的设想，以提升材料的抗疲劳性能。研究提出的相变介导概念是对守旧相变疲劳理论的一个重要补充，有助于深入了解亚稳合金材料颓废伤害的微观物理机理。
论文第一作者为湖南大学王晓钢教授，处理机械结构强度学研究，2014年毕业于法国里尔一大，毕业后入职湖南大学机械与运载工程学院，2021年获国家造作科学基金优良青年项目帮助。论文共同通讯作者为湖南大学姜潮教授和德国马普所孙彬涵博士。研究得到国家造作科学基金委杰出青年科学基金名目（51725502面上名目（51975195战德国洪堡基金的撑持。