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最近，天津大學材料學院教(jiao)授何(he)春年團隊研(yan)發(fa)出(chu)新型(xing)氧(yang)化(hua)物彌散(san)強化(hua)鋁(lv)合金，將(jiang)鋁(lv)合金的服役溫(wen)度(du)從(cong)350℃提高(gao)至500℃，攻克了鋁(lv)合金難以(yi)(yi)在(zai)400℃以(yi)(yi)上(shang)(shang)高(gao)溫(wen)環境應(ying)用的難題(ti)。相關研(yan)究成果以(yi)(yi)“超(chao)分散(san)氧(yang)化(hua)物強化(hua)的耐熱鋁(lv)合金”為題(ti)發(fa)表于《自(zi)然材料》期刊(kan)上(shang)(shang)。
圖為(wei)超(chao)細(xi)氧化物(wu)納米顆(ke)粒在鋁基體中的(de)均勻分散。
航空航天、交通運(yun)輸等(deng)重要(yao)領(ling)域(yu)提速減重的(de)重大需求，對輕質金屬(shu)材料的(de)耐(nai)熱(re)性能提出(chu)了更高要(yao)求。盡(jin)管(guan)鋁(lv)(lv)(lv)合金具有密度小、比強度高、耐(nai)腐蝕等(deng)優勢，但由于其耐(nai)熱(re)性差，在當(dang)前航空航天領(ling)域(yu)最為關心的(de)350℃—500℃溫(wen)度區間，鋁(lv)(lv)(lv)合金的(de)高溫(wen)性能急(ji)劇衰減成為制(zhi)約結構設計、影響服(fu)役(yi)安全的(de)關鍵短板。因此，持續(xu)推進(jin)高性能耐(nai)熱(re)鋁(lv)(lv)(lv)合金的(de)研發工(gong)作，特別(bie)是(shi)面向350℃—500℃的(de)耐(nai)高溫(wen)鋁(lv)(lv)(lv)合金材料，具有重要(yao)意(yi)義(yi)。
圖為材(cai)料(liao)優異的室/高溫(wen)力學性能
為此，何(he)春年團隊通過在(zai)鋁合(he)(he)金中引入高(gao)(gao)含量、超細尺寸、均勻分散(san)的(de)(de)(de)納(na)米(mi)氧化(hua)物顆(ke)粒，成功提(ti)升了鋁合(he)(he)金的(de)(de)(de)耐高(gao)(gao)溫(wen)性(xing)能。在(zai)研究中，該團隊提(ti)出了全新的(de)(de)(de)制備思路，解決(jue)了困擾已久的(de)(de)(de)納(na)米(mi)顆(ke)粒的(de)(de)(de)分散(san)難題(ti)，將理(li)論上(shang)最理(li)想的(de)(de)(de)材料轉化(hua)為現(xian)實。最終，研制的(de)(de)(de)新型鋁合(he)(he)金在(zai)500℃的(de)(de)(de)拉(la)伸強度(du)(200兆(zhao)帕)相(xiang)比傳統鋁合(he)(he)金提(ti)高(gao)(gao)了6倍(bei)以(yi)上(shang)，高(gao)(gao)溫(wen)穩定性(xing)提(ti)高(gao)(gao)了幾(ji)個數(shu)量級。
圖為(wei)材料優異(yi)的蠕(ru)變性能(neng)
研究工(gong)作發表后(hou)，國(guo)際知名(ming)金(jin)屬(shu)材料(liao)專家、法國(guo)格勒諾(nuo)布爾國(guo)立理工(gong)學(xue)院Alexis Deschamps教授對(dui)這(zhe)一工(gong)作的(de)重(zhong)要性和潛在影響做了(le)(le)詳(xiang)細的(de)評(ping)論和深入(ru)解讀，認為該工(gong)作“發展了(le)(le)新型超細納(na)米氧化物彌散強(qiang)化合金(jin)設計新策(ce)略，使得所制(zhi)備的(de)鋁合金(jin)在高(gao)達500℃時仍(reng)具有前所未有的(de)拉伸強(qiang)度和抗高(gao)溫(wen)蠕變性能，為鋁合金(jin)在高(gao)溫(wen)環境中的(de)應用開(kai)辟了(le)(le)嶄新領域(yu)”。
圖為材(cai)料優異的(de)高溫(wen)穩(wen)定(ding)性
何春(chun)年說：“這一新工藝過程簡單(dan)、物料成本(ben)低廉、易于規(gui)模化生產，因而(er)具有顯(xian)著的工業(ye)(ye)應(ying)用價值。我們(men)正(zheng)在(zai)與(yu)行業(ye)(ye)領軍企業(ye)(ye)與(yu)科研院所合作開(kai)展(zhan)面向航空發動(dong)機與(yu)航天重要(yao)部件用耐熱鋁合金的制備(bei)研究，大(da)力推進該材料的產業(ye)(ye)落(luo)地。”
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