资料是人类赖以生存和开展的物质基础。上世纪70年代，人们把信息、资料、动力作为社会文明的支柱。跟着高技术的鼓起，又把新资料与信息技术、生物技术并排作为新技术革命的重要标志。现在，资料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。

　　在工程范畴，上世纪50年代的工程资料以金属资料为主，但因为其比强度及比刚度较低，金属资料在当今工程结构资料中所占的比例日益减少。在把分量作为首要考虑要素的运用范畴，例如航空及运动器材等，金属逐渐被其他轻质高强资料所代替。

　　在这种趋势下，未来金属资料是否会被其他资料彻底代替？金属资料的优缺陷是什么？金属资料开展的出路在哪里？哪些范畴将对金属资料有需求？

　　在4月16日出书的美国《科学》杂志上，中国科学院院士、中科院金属研讨所所长卢柯的特邀文章《金属资料的未来》给出了上述问题的答案，并就金属资料的特性及其未来运用的开展趋势进行了展望。

　　比强度及比刚度较低，是金属资料在未来需求改善的一个重要方向。长期以来，金属资料界一向致力于进步金属资料的强度。一般，强化金属的途径是经过操控生成内部缺陷和界面来阻止位错运动，如固溶强化、弥散强化、细晶强化等，但这些强化办法往往会下降资料的塑性和耐性，也或许导致其他功能如导电性和抗腐蚀功能的下降。

　　在添加金属资料强度方面，细化晶粒虽能强化金属又不丢失其耐性，可是当晶粒标准细化到亚微米时，强度的添加往往伴跟着塑性和耐性的下降。

　　卢柯以为，近期有研讨发现在低合金钢中运用多级各向异性纳米结构可以一起完成高强度和高耐性，这为一起进步金属资料的强度和耐性拓荒了一个新途径。此外，具有多级复合结构的纳米孪晶金属也表现出杰出的归纳力学功能，例如纳米孪晶铜的强度是粗晶铜的10倍并具有很高的塑性，而其导电率与高导铜适当，反抗电搬迁的才能极高，该资料在微电子职业有巨大的运用远景。

　　金属的腐蚀是金属资料的另一大问题，经过外表涂覆一层耐蚀资料或构成保护性钝化膜可完成防腐，也可经过改动表层的化学成分进步金属耐腐蚀功能，但这种办法往往需求在高温下进行，然后导致金属基体功能的恶化。

　　外表机械研磨处理可细化外表晶粒至纳米量级，可使处理温度明显下降。此外，金属在高温下强度下降也是其一大缺陷。高温合金的运用温度较高（镍基合金可达1150摄氏度），可在航空涡轮发动机等高温环境下运用。研讨人员正在研制以Mo和Nb等难熔金属为基的高温合金以进一步进步运用温度。

　　卢柯以为，虽然金属资料存在上述缺陷，但因为金属资料本身所具有的一些共同功能，它仍将是咱们当今社会的承载主力，是不行代替的。

　　原因首要体现在几方面。首要，因为金属的开裂耐性较其他资料高得多，因而金属资料往往被用刁难可靠性和耐久性要求最高的要害部件上。

　　其次，金属在各个方向上的功能共同，拉伸和紧缩强度根本相同。金属的失效强度一般可以猜测，这关于猜测工程结构的开裂极为重要。“相反，现在人们难以精确猜测复合资料和陶瓷的开裂强度，而这些资料的失效，经常是灾难性的瞬时开裂，或许导致严峻的经济丢失或人员伤亡。因而，许多先进技术仍依赖于高功能金属资料。”卢柯说。

　　此外，大多数金属的导电性均高于陶瓷和高分子，铜和铝仍是电力传输的最佳资料。一起，金属还具有其他资料所不易具有的优异磁学功能。金属在从低温至几百摄氏度的温度范围内均具有杰出的归纳力学功能，这些温度正是大多数的化工、动力、发动机等工业机械作业的温度区间。大多数的金属都可收回运用，这对很多运用的资料来说十分重要。

　　卢柯指出，现代工业技术开展不只依赖于金属的这些优异功能，并且还急需开发功能更高的金属资料。进步金属的强度而不丢失其他功能，对进步金属资料的竞争力尤为重要。

　　“多标准多级结构拼装或许是优化金属资料归纳功能的一个途径。金属资料可以与其他资料结构进行复合经过共同的多级拼装等办法将金属与其他资料拼装，可以得到最佳的强度耐性合作。各类不同资料经过这种办法扬长避短，可以完成归纳功能的提高。”卢柯说。