梯度结构钢在循环蠕变中的卓越抗性：开辟高强度材料新路径

为解决循环蠕变（ratcheting）导致结构材料过早失效的问题，研究人员开展了关于高强度奥氏体不锈钢梯度位错胞结构抗循环蠕变的研究。结果显示，该钢种抗棘轮效应能力强，棘轮应变率比粗晶材料低 2 - 4 个数量级，这为高强度、抗棘轮材料设计提供了新思路。

　　循环蠕变（Cyclic creep），也称为棘轮效应（ratcheting），是一种严重的疲劳变形形式，由非零平均应力下的不对称应力循环导致的累积单向塑性应变引起。它常常致使结构材料过早失效，提高材料的抗棘轮效应能力是材料工程面临的一大挑战。研究表明，具有梯度位错胞结构的高强度奥氏体不锈钢（austenitic stainless steel ）展现出卓越的抗棘轮效应能力。其棘轮应变率比粗晶材料低 2 - 4 个数量级。这种抗性源于在稳定位错胞内，通过变形诱导的相干马氏体相变（martensitic transformations）形成六方密堆积（hexagonal close-packed ）纳米层，从而实现持续的微观结构细化。逐步细化的微观结构减轻了循环软化，抑制了应力循环过程中的应变局部化，进而降低了棘轮应变。梯度位错结构为高强度、抗棘轮材料的设计提供了一种有前景的方案。