亲历空难现场的惨状，可以深刻体会到“金属疲劳”现象的毁灭性威力。以2002年5月25日中华航空611号班机为例，该航班在10640米高空突发解体，机上全部人员不幸遇难，这场空难正是“金属疲劳”这一致命缺陷所引发的悲剧。
“金属疲劳”会导致金属材料发生变形，甚至出现断裂。对于地面上的机械设备、日常用品和交通工具而言，即使出现“金属疲劳”问题，通常也不至于造成严重后果，更不会带来巨大的经济损失，我们只需更换受损部件即可。然而，对于在空中飞行的飞机来说，情况就截然不同了。
飞机“金属疲劳”现象的暴露，揭示了航空材料在强度、延展性和韧性方面的不足。如何有效应对“金属疲劳”问题，成为了航空领域亟待解决的难题。我们迫切期待能够找到一种更坚固的替代材料，以彻底消除这一安全隐患。
令人振奋的是，科研人员已经取得了突破性进展。他们发现了一种有史以来最坚硬的合金材料，其韧性更是传统钢合金的5倍以上。如果将这种超强合金材料应用于飞机制造，即使飞机达到报废程度，也不会出现“金属疲劳”问题。
来自美国劳伦斯伯克利国家实验室和橡树岭国家实验室的研究团队，在研究铬、钴、镍、锰和铁金属合金的过程中，意外发现了一种前所未有的合金材料。这种材料由CrMnFeCoNi元素组成，其性能远超传统的铬、钴、镍合金，因此被称为高熵合金（HEA）。高熵合金研究已有20多年的历史，一直是材料科学领域的热点。
与普通合金材料不同，CrCoNi合金采用等比例混合元素，展现出独特的性能特征。普通合金在低温环境下容易变脆、硬度下降，而CrCoNi合金在低温中反而更加坚硬，不会出现脆性断裂。
在-196°C的极寒环境中，CrCoNi材料依然保持着极高的强度和韧性，其性能得到了显著提升。研究小组进一步测试了更低的温度-253°C，结果令人惊喜，CrCoNi材料在极端低温下依然表现出卓越的强度和韧性。
CrCoNi合金的坚硬程度令人惊叹。在同等条件下，金属硅的韧性仅为1MPa·m ½，铝合金的韧性为35MPa·m ½，而最好的钢合金韧性也只有100MPa·m ½。相比之下，CrCoNi合金的韧性高达540MPa·m ½，是铝合金飞机材料的15倍以上，是钢合金韧性的5倍以上。
因此，如果飞机采用CrCoNi合金材料，即使飞机服役到报废年限，也不太可能出现“金属疲劳”问题，这将有效降低空难发生的概率，为航空安全带来新的保障。
这项研究成果于2022年12月1日发表在《科学》杂志上，引发了广泛关注。目前，飞机主要采用铝合金和昂贵的钛合金作为材料，而CrCoNi合金有望取代这些传统材料。更多关于科学探索的内容，请关注唯一微信公众号：有趣探索