陶瓷很硬卻很脆，一摔就碎；鋁很輕卻很軟，一掰就彎，上海交通大學(xué)的科研人員艱辛探索讓他們克服“缺點(diǎn)”，保持“優(yōu)點(diǎn)”。記者從上海交通大學(xué)今天召開的新聞發(fā)布會(huì)獲悉，該校新材料科學(xué)與工程學(xué)院教授王浩偉團(tuán)隊(duì)研制出的納米陶鋁合金，兼具兩者優(yōu)點(diǎn)，比強(qiáng)度和比剛度甚至超過了“太空金屬”鈦合金。王浩偉形象地說，“打個(gè)比方說，鋁就是人的肉，陶就是長在里面的骨頭，給了材料強(qiáng)度。”
上海交大成功研制納米陶鋁合金 已用于天宮二號(hào)等關(guān)鍵部件
目前，該材料已經(jīng)用于天宮一號(hào)、天宮二號(hào)、量子衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等關(guān)鍵部件翱翔于太空。未來將走進(jìn)民航、汽車等領(lǐng)域，有望引領(lǐng)材料輕量化革命。
鋁里“摻”陶瓷的辦法說起來容易，實(shí)際做起來沒那么簡(jiǎn)單。王浩偉介紹，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(qiáng)度和剛度，可是又會(huì)出現(xiàn)加工成形困難、強(qiáng)度及塑性差和性能不穩(wěn)定等一系列問題，嚴(yán)重阻礙了這種材料的工程應(yīng)用。
“既然用物理方法從外面往鋁里摻陶瓷的路走不通了，我們又想了另外一個(gè)辦法——"無中生有"，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。”王浩偉說，他們最終采用了“原位自生技術(shù)”，通過熔體控制自生，陶瓷顆粒的尺寸由外加法的幾十微米降低到納米級(jí)，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。
這種納米陶瓷鋁合金重量輕，且具有高剛度、高強(qiáng)度、抗疲勞、低膨脹、高阻尼、耐高溫等特點(diǎn)，即使外來作用力"泰山壓頂"，納米陶瓷鋁合金也能做到"巋然不動(dòng)"，可以稱得上是四兩"扛"千斤了。
據(jù)介紹，該材料的研發(fā)到應(yīng)用，歷經(jīng)了30余年的漫長時(shí)間。從上世紀(jì)90年代，我國復(fù)合材料的創(chuàng)始人之一吳人潔教授最早提出采用“原位自生”方法算起，該材料的研制成功，凝聚了五代上交大材料人心血。
國產(chǎn)大飛機(jī)c919總設(shè)計(jì)師吳光輝表示，將很快運(yùn)用其擠壓型材
據(jù)介紹，國產(chǎn)大飛機(jī)c919在擠壓型材等方面，很快就將應(yīng)用上海交大新研制的這種陶鋁新材料。總設(shè)計(jì)師吳光輝在現(xiàn)場(chǎng)表示，采用陶鋁新材料 “主要是減重，比已有的金屬材料都要好。” 他還透露，目前他們?cè)诎宀暮湾懠矫孢M(jìn)行中試，測(cè)試性能，未來將大面積使用，替代國外進(jìn)口材料，實(shí)現(xiàn)材料的國產(chǎn)化。
王浩偉介紹，相比鈦合金和高溫合金，鋁合金3D打印后性能遠(yuǎn)低于鍛件，納米陶瓷鋁合金3D打印構(gòu)件可以達(dá)到鍛件的性能。
此外，在汽車領(lǐng)域，轉(zhuǎn)向節(jié)上的應(yīng)用，已通過臺(tái)架試驗(yàn)，內(nèi)燃機(jī)活塞也即將量產(chǎn)。
中國復(fù)合材料學(xué)會(huì)副理事長、西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)教授成來飛高度評(píng)價(jià)該種材料的誕生，認(rèn)為其在航空等領(lǐng)域提供了全新的材料解決方案，在一些性能上甚至超越了鈦合金。
8月4日，安徽省淮北市人民政府、上海交通大學(xué)、上海均瑤（集團(tuán)）有限公司、安徽相邦復(fù)合材料有限公司簽署“四方協(xié)議”，依托上海交大材料科學(xué)與工程學(xué)院王浩偉教授團(tuán)隊(duì)建設(shè)交大陶鋁新材料創(chuàng)新中心。該中心施行市場(chǎng)化運(yùn)作，將助力該種陶鋁新材料，在航空和汽車等百億以上級(jí)別的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。
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