孙庆平院士领衔！南科大「国家优青」任富增/港科大/加州大学最新Nature子刊丨500万次循环抗弯曲疲劳NiTi合金！

背景:形状记忆合金在生物医学植入、航空航天和柔性电子等领域应用广泛，但其在循环载荷下的疲劳失效问题严重制约了器件的长期可靠性。传统表面强化方法难以兼顾高硬度和良好韧性，且对复杂形状构件的适应性有限。研究目的:本研究旨在通过脉冲激光冲击强化技术在NiTi形状记忆合金表面构建多级结构，以提升其抗弯曲疲劳性能。结论:成功构建了包含氮化物富集顶层、超细晶层及相变梯度层的多级结构，表面硬度达8.5 GPa，为传统粗晶的2.5倍。弯曲疲劳测试显示，该结构在0.3 mm位移下可承受500万次循环而无明显损伤，疲劳寿命较纳米晶对照组提升两个数量级。微力学分析表明，梯度晶粒结构与相变协同作用有效抑制了疲劳裂纹的萌生与扩展。该策略为开发高循环可靠性的形状记忆合金器件提供了全新的材料设计途径。