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鋁里如何“長”出陶瓷？韌性強、質量輕的鋁與比鋼鐵還硬的陶瓷，如何互補，締造一個陶鋁“大力士”？記者今天上午從上海交通大學獲悉，上海交大五代“材料人”30余年辛勤攻關，創(chuàng)造超強納米陶瓷鋁合金材料，其強度剛度均超過“太空金屬”鈦合金，這項中國原創(chuàng)的高科技成果，有望讓航空、汽車、高鐵領域步入更輕、更節(jié)能的新材料時代。

大膽創(chuàng)想讓陶瓷自己“長”出來

鋁韌性不錯，但太軟且強度不高。論硬度，陶瓷比鋼鐵要強很多。這兩種材料結合的鋁基復合材料重量輕、硬度大，具有韌性高又不易斷裂變形的優(yōu)秀性能。目前國際上“鋁里摻陶瓷”的傳統(tǒng)方法是：將陶瓷顆?；蚶w維，用攪拌鑄造或粉末冶金的方法，混入鋁合金中獲得鋁基復合材料，提高材料的強度和剛度，但因陶瓷大顆粒的存在，生成和加工成形困難、強度及塑性差、性能不穩(wěn)定。

“既然用物理方法從外面往鋁里摻陶瓷的路走不通，我們就想‘無中生有’，讓陶瓷自己從鋁里‘長’出來。”上海交大特種材料研究所所長、長江學者王浩偉教授介紹，團隊采用“原位自生技術”，通過化學方法，在鋁里加入能夠生成陶瓷的成分，用熔體控制自生，“就像從肉里長出骨頭，又輕又強。而且這種方式生出的陶瓷顆粒能降低到納米級。”這種納米陶鋁合金重量輕，且具有抗疲勞、低膨脹、高阻尼、耐高溫等特點，其強度是同等重量的鈦合金的1.5倍、鎂合金的2倍、高強鋼的3倍，可謂“四兩撥千斤”。

助國產(chǎn)大飛機練就一身“輕功”

復合材料是航空材料領域爭奪的技術，材料的變革都帶來航空技術的巨大進步。王浩偉教授表示，目前納米陶瓷鋁合金已用于天宮一號、天宮二號、量子衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等關鍵部件翱翔于太空，同時應用于內燃機活塞和汽車關鍵部件。他透露，目前團隊正加緊和中國商飛、中國商發(fā)合作，已在航發(fā)、商發(fā)開展多種航空發(fā)動機葉片試驗，助推國產(chǎn)大飛機用上這種具有中國自主知識產(chǎn)權的新材料。中國商用飛機有限責任公司副總經(jīng)理、C919大型客機總設計師吳光輝說：“金屬復合材料是目前和未來飛機制造正在應用發(fā)展的主要材料，用于C919上的鋁鋰合金比常規(guī)材料減重10%，從實驗室到飛機走過10年。目前從實驗結果來看，納米陶瓷鋁合金各項表現(xiàn)都優(yōu)于現(xiàn)有材料。我們計劃在部分擠壓型材上先展開合作，也期待這種新材料下一步在板材、鍛件上服務于國產(chǎn)飛機。”

為了讓該新材料走出實驗室，為社會創(chuàng)造出更大的價值，安徽省淮北市人民政府、上海交通大學、上海均瑤（集團）有限公司、安徽相邦復合材料有限公司前天簽署“四方協(xié)議”，建設交大陶鋁新材料創(chuàng)新中心，建立具有自主知識產(chǎn)權的材料生產(chǎn)、產(chǎn)品設計、制造工藝以及使用標準等成套體系。