绝大多数金属遇极低温都会变脆,受力后很容易直接断裂。但加州大学伯克利分校、牛津大学联合团队发现了一类特殊铌钛基合金,在低至 - 253℃的环境下,依旧拥有优秀的抗脆断能力。
它们属于体心立方合金,低温下有一套独特的自救机制:当原本的变形方式被低温限制,晶体内部会自发形成纳米孪晶 —— 晶体局部重新排布,形成镜像对称的微结构。孪晶抵达晶粒边界时,会诱导出新的位错,打开全新的变形路径。
可以理解成公路结冰主干道封闭,系统自动分流绕行。应力持续被新材料的变形过程吸收,裂纹就很难继续扩展、引发断裂。为看清这个动态过程,研究人员在英国 ISIS 中子与缪子源的 Engin-X 仪器上,把样品冷却到 - 253℃,一边用中子束观测一边拉伸;再搭配电子显微镜、原子探针表征和计算机模拟,完整还原微观结构变化与增韧逻辑。这项发现打破了传统低温材料的设计思路,未来有望用在氢能储运、深空航天、低温交通运输等对材料可靠性要求极高的场景。
