近日，中国科学院力学研究所科研团队在超高强珠光体钢丝极端低温力学行为研究领域取得原创性重大进展，首次完整阐明片层扭折介导低温强塑性协同核心机制，破解长期困扰行业的 “低温高强与高塑性难以兼顾” 技术瓶颈，相关系统性研究成果正式发表于国际材料领域顶刊《Acta Materialia》（材料学报）。

珠光体钢丝是桥梁缆索、深海铠装电缆、极地工程机械、LNG 储运装备、航空特种索具的核心柔性承载材料，凭借纳米级铁素体 – 渗碳体交替片层结构实现数千兆帕级超高强度。但传统理论普遍认为，低温环境会大幅加剧金属材料韧脆转变，硬脆渗碳体片层易萌生微裂纹，导致高强度钢丝低温塑性急剧衰减，极大限制其在深海、极寒、深空等极端工况下规模化应用。

为厘清珠光体钢丝低温变形内在规律，研究团队选取工业常用拉拔态、退火态两类珠光体钢丝，开展室温至液氮 77K 超低温宽温域单轴拉伸对比试验。依托透射电子显微镜（TEM）、同步辐射高能 X 射线大科学装置原位观测，结合原子尺度分子动力学模拟，完整追踪低温载荷下纳米珠光体片层动态演化全过程，取得两大关键原创发现：

第一，低温变形过程中，平行于钢丝轴向的珠光体纳米片层会发生局部定向偏转，形成周期性片层扭折结构；钢丝初始微观组织、片层间距直接决定扭折形貌、分布密度，扭折带可分散应力集中、缓冲位错塞积，从根源抑制脆性微裂纹扩展，成为同步提升低温强度与塑性的核心媒介。

第二，实验首次直接证实，纳米尺度渗碳体片层并非低温脆性相，在片层扭折协同作用下可发生均匀塑性流变，颠覆 “渗碳体低温易断裂” 传统认知，完善珠光体多相复合体系低温变形理论框架。

以往高强钢材普遍存在 “强度越高、低温塑性越差” 的此消彼长矛盾。该研究证明，通过调控冷拉拔应变、低温退火工艺优化珠光体片层结构，可主动诱导可控片层扭折变形通道，让钢丝在液氮极端低温下同时保留超高抗拉强度与稳定延伸率，实现强塑性协同提升。

业内专家表示，该项基础理论成果具备极高工程转化价值：一方面，为超高强缆索钢丝、深海特种铠装线材的成分设计、拉拔及热处理工艺优化提供全新理论依据；另一方面，可支撑极地基建、深远海风电脐带缆、低温储运容器索固件等极端装备轻量化、长寿命材料升级，大幅降低极端环境结构失效风险。

本项研究得到国家自然科学基金、中科院基础研究青年团队稳定支持计划等多项国家级科研项目资助。下一步，团队将基于该机制开发专用低温高韧珠光体钢丝制备新工艺，推进成果落地产业化，服务我国深海开发、极地科考、重大交通基建等关键领域材料自主可控需求。