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上海交大研製出超強納米陶瓷鋁合金

2017-08-06 19:42:58  来源:新華社 【返回列表】

新華社上海8月6日電(記者仇逸)上海交大材料科學與工程學院教授王浩偉領銜的科研團隊研製出超強納米陶瓷鋁合金,讓鋁裏“長”出陶瓷,這種新材料不僅輕,強度和剛度甚至超過了“太空金屬”鈦合金,有望帶動航空、汽車、高鐵領域步入更輕、更節能的新材料時代。
據了解,材料具備強度和剛度,大致說來,前者是抵抗破壞的能力,後者是抵抗變形的能力。鋁很輕,鋁合金材料可以使手機、電腦變得更加輕薄便攜,但鋁的“弱點”也很明顯:雖然韌性不錯,但太軟,易變形、也易斷裂。陶瓷是很容易碎的,但陶瓷比鋼鐵要硬很多。
如果把陶瓷的屬性摻到鋁裏,製作出來的材料能否兼具兩者優點?目前國際上傳統方法是先把陶瓷製成顆粒或纖維,然後用攪拌鑄造或粉末冶金的方法混入鋁合金中獲得鋁基複合材料,這種辦法能提高材料的強度和剛度,可是又會出現加工成形困難、強度及塑性差和性能不穩定等一系列問題,嚴重阻礙了工程應用。
“用物理方法從外面往鋁裏摻陶瓷的路走不通,我們就讓陶瓷自己從鋁裏‘長’出來,這樣兩種材料就能相容了,如果再搞成納米,就把陶瓷的屬性真正加到了鋁裏面,生成了一種渾然一體的新材料。”王浩偉說。
研究人員採用“原位自生技術”,通過熔體控制自生,陶瓷顆粒的尺寸由幾十微米降低到納米級,突破了外加陶瓷鋁基複合材料塑性低、加工難等應用瓶頸。
納米陶瓷鋁合金重量輕,且具有高剛度、高強度、抗疲勞、低膨脹、高阻尼、耐高溫等特點,即使外來作用力“泰山壓頂”也能做到“巋然不動”。
“納米陶瓷鋁合金3D打印構件可以達到鍛件的性能。我們正加緊合作,助推國產大飛機用上這種具有中國自主知識產權的新材料。”王浩偉說。(完)

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