上海交大研制出超強納米陶瓷鋁合金

新華社上海8月6日電（記者仇逸）上海交大材料科學(xué)與工程學(xué)院教授王浩偉領(lǐng)銜的科研團隊研制出超強納米陶瓷鋁合金，讓鋁里“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(lǐng)域步入更輕、更節(jié)能的新材料時代。

據(jù)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，后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里，制作出來的材料能否兼具兩者優(yōu)點？目前國際上傳統(tǒng)方法是先把陶瓷制成顆粒或纖維，然后用攪拌鑄造或粉末冶金的方法混入鋁合金中獲得鋁基復(fù)合材料，這種辦法能提高材料的強度和剛度，可是又會出現(xiàn)加工成形困難、強度及塑性差和性能不穩(wěn)定等一系列問題，嚴(yán)重阻礙了工程應(yīng)用。

“用物理方法從外面往鋁里摻陶瓷的路走不通，我們就讓陶瓷自己從鋁里‘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里面，生成了一種渾然一體的新材料。”王浩偉教授介紹說。

研究人員采用“原位自生技術(shù)”，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復(fù)合材料塑性低、加工難等應(yīng)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”，可以稱得上是四兩“扛”千斤。

“納米陶瓷鋁合金3D打印構(gòu)件可以達到鍛件的性能。我們正加緊合作，助推國產(chǎn)大飛機用上這種具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的新材料。”王浩偉教授說。