马 彦 袁福平

(中国科学院力学研究所，北京100190)

(中国科学院大学工程科学学院，北京100049)

材料是人类文明进步的基石，从石器时代到青铜器时代、铁器时代，再至现在所处的新材料时代，人类文明的每一次进步都离不开新材料的发明和使用。自人们发现 “百炼成钢” 的奥秘开始，金属材料就因其独特而优异的性能，成为各种材料中使用最广泛、频繁的材料之一。在交通运输、建筑结构、武器装备等领域，金属材料都发挥着不可替代的作用。2019 年，我国的年钢铁生产总量超过世界总产量的一半以上，钢铁工业也稳居我国国民生产总值的支柱产业地位。

金属的强度与韧性是其作为结构材料使用时最重要的两个力学性能指标。通常，材料的强度与韧性之间存在相互制约的关系，即强度高的材料韧性差，韧性好的材料强度低，这种倒置关系已经成为材料发展的一个重要的瓶颈问题[1]。为了满足结构减重、安全设计及节约资源等目的，合理地提高金属材料的强度与塑性，即“强韧化”设计显得尤为重要。“国家自然科学基金 ‘十三五’ 发展规划” 将 “高性能轻质金属材料的制备加工和性能调控” 列为优先发展的领域之一。历史上一些重大的事故大多也与金属材料的力学行为密切联系：“泰坦尼克号” 的沉没与金属材料低温 “韧脆转变” 相关、“911” 世贸大楼的坍塌与金属高温软化相关。可见，在一些极端的使用环境中，金属材料的强度和韧性对结构的承载力与安全性尤为重要。……