铝里“长”出陶瓷 性能超钛合金

2017年08月08日08:41  来源:科技日报
 
原标题:铝里“长”出陶瓷 性能超钛合金

  上海交大材料科学与工程学院教授王浩伟领衔的科研团队研制出超强纳米陶瓷铝合金,让铝里“长”出陶瓷,不仅可以减重约60%,其强度和刚度甚至超过了“太空金属”钛合金,有望带动航空、汽车、高铁领域步入更轻、更节能的新材料时代。

  发布会现场,专家手里拿着一块闪着金属光泽的银白色汽车转向件,是一种超强纳米陶瓷铝合金,是陶瓷和金属铝的合金。

  铝和陶瓷,一柔一刚,性能各有优劣。能否将两者结合,制作出质量轻、硬度大,有韧性又不易断裂变形的铝基复合材料?国际上传统方法是先把陶瓷制成颗粒或纤维,然后用搅拌铸造或粉末冶金的方法混入铝合金中获得铝基复合材料。但是这种方法由于陶瓷颗粒过大,加工成形困难,而且陶瓷的尖角会造成强度及塑性差、性能不稳定等一系列问题,严重阻碍了工程应用。

  此路不通,那就逆向思维——让陶瓷自己从铝里“长”出来。经过近30年的探索,研究人员采用“原位自生技术”,通过熔体控制自生,陶瓷颗粒的尺寸由外加法的几十微米降低到纳米级,突破了外加陶瓷铝基复合材料塑性低、加工难等应用瓶颈。

  纳米陶瓷铝合金重量轻,且具有高刚度、高强度、抗疲劳、低膨胀、高阻尼、耐高温等特点,即使外来作用力“泰山压顶”也能做到“岿然不动”,可以称得上是四两“扛”千斤。

  纳米陶瓷铝合金有望成为下一代航空新材料。王浩伟说:“目前纳米陶瓷铝合金型材试验已通过,下一步将进行板材和锻件试验。”

  据悉,纳米陶瓷铝合金此前已经用于天宫一号、天宫二号、量子卫星、气象卫星等关键部件。(刘禹 记者王春)

(责编:赵佳(实习生)、申宁)

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