304 不锈钢制成的神奇金属：中国将普通不锈钢变成钻石

科学家们为之钻研数十年的事情正成为现实 —— 中国创造出了独特的合金

作者：德米特里・卡普斯汀

图片：中国科学家发现了液态金属的配方，就像电影《终结者 2：审判日》中的 T-1000 那样

《终结者》里的液态金属很快可能成为现实。中国科学家创造出了一种独特的金属，它融合了完全难以兼具的特性 —— 强度、可塑性和稳定性。西方的材料科学家们为解开这个谜团钻研了数十年……

中国科学院金属研究所的研究人员发明了一种工艺，能够在不改变金属材料外观的情况下改变其内部结构。结果，比如说，最普通的不锈钢可以被 “升级” 到能用来制造宇宙飞船的程度。

全世界都在努力解决如何防止金属结构出现所谓的 “疲劳” 问题。这是一个在交变应力作用下金属内部损伤逐渐累积的过程。在焊缝和连接件处，首先会出现裂缝，然后裂缝会像肿瘤一样蔓延开来。

传统的金属合金在受到超过屈服极限的突然外力作用时可能会破裂或断裂，但在低于这一极限的压力长时间作用下，它们也会出现疲劳现象。

随着时间推移，这可能会由于应力的累积导致不可逆的变形，进而产生微观裂缝、结构变形以及最终的破坏。

这种被称为循环蠕变的现象，通常发生在长时间受到高温或应力作用的材料中。例如，涡轮机叶片、悬索桥的钢索以及核反应堆的管道。

中国科学家找到了克服金属疲劳的方法。对金属进行 “调校” 后，其屈服极限提高了一倍，抗累积损伤能力提升了 1 万倍。也就是说，如果普通的钢制零件平均在承受 1000 万次循环载荷后会损坏，而经过中国工程师的 “改良” 后，在承受 1000 亿次循环载荷后才会损坏。现在想象一下：复杂设备中的滚珠轴承原本需要每两个月更换一次…… 而现在可以用上几百年。也就是说，实际上钢制零件变得几乎 “永生” 了！

中国工程师表示：他们的这项发现可应用于海底管道以及发动机部件，如曲轴和连杆等，这些部件会周期性地受到压力作用。

为什么以前没人想到类似的方法呢？因为中国科学院金属研究所的团队首先详细研究了钢的微晶体结构。然后模拟了如何对其进行改变。结果发现，最佳的方法是像拧毛巾一样拧钢。最终，钢变得更加坚固且有弹性。

在这种钢的内部形成了由极其微小的 “晶粒” 组成的精细结构，每个晶粒的尺寸都远小于一微米。为此，他们在特殊机器中多次拧钢。结果，金属内部出现了三维的 “防撞墙”，能够抵御外力可能造成的损伤。这些 “墙” 就像弹簧一样，在外力作用时吸收冲击力。

在受到撞击时，这些 “弹簧” 还会激活金属中更紧密、更精细的结构，结果是，冲击力越强，钢就变得越坚固。研究人员还注意到，这些二次反应均匀发生，避免了局部变形。

研究团队负责人卢教授在接受电视台采访时表示，在材料处理前后，其表面没有明显变化。但实际上，内部结构的变化就如同石墨变成了钻石。

“新型钢的骨架结构直径仅为人类头发丝的三百分之一，但它在重新分配载荷方面起着重要作用。” 卢教授介绍道。

目前，中国工程师已在 AISI 304 低碳钢上测试了这项新技术 —— 这是世界上最常见的不锈钢牌号，小到刀具，大到桥梁支座，各种东西都用它来制造。在卢教授发明的纳米处理技术下，普通不锈钢变成了具有梯度结构的超强钢。

最重要的是，进行这种 “炼金术” 不需要非常昂贵的设备、高温或高压。这意味着，这种神奇的不锈钢可以大规模生产，而且成本不高。

原文：https://www.toutiao.com/article/7494467496796275239/

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