陶瓷很硬卻很脆，一摔就碎；鋁很輕卻很軟，一掰就彎，上海交通大學的科研人員艱辛探索讓他們克服“缺點”，保持“優(yōu)點”。記者從上海交通大學今天召開的新聞發(fā)布會獲悉，該校新材料科學與工程學院教授王浩偉團隊研制出的納米陶鋁合金，兼具兩者優(yōu)點，比強度和比剛度甚至超過了“太空金屬”鈦合金。王浩偉形象地說，“打個比方說，鋁就是人的肉，陶就是長在里面的骨頭，給了材料強度。”
上海交大成功研制納米陶鋁合金 已用于天宮二號等關鍵部件
目前，該材料已經(jīng)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。未來將走進民航、汽車等領域，有望引領材料輕量化革命。
鋁里“摻”陶瓷的辦法說起來容易，實際做起來沒那么簡單。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，嚴重阻礙了這種材料的工程應用。
“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”，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，突破了外加陶瓷鋁基復合材料塑性低、加工難等應用瓶頸。
這種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"，納米陶瓷鋁合金也能做到"巋然不動"，可以稱得上是四兩"扛"千斤了。
據(jù)介紹，該材料的研發(fā)到應用，歷經(jīng)了30余年的漫長時間。從上世紀90年代，我國復合材料的創(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c919總設計師吳光輝表示，將很快運用其擠壓型材
據(jù)介紹，國產(chǎn)大飛機c919在擠壓型材等方面，很快就將應用上海交大新研制的這種陶鋁新材料。總設計師吳光輝在現(xiàn)場表示，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，目前他們在板材和鍛件方面進行中試，測試性能，未來將大面積使用，替代國外進口材料，實現(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打印后性能遠低于鍛件，納米陶瓷鋁合金3D打印構件可以達到鍛件的性能。
此外，在汽車領域，轉向節(jié)上的應用，已通過臺架試驗，內燃機活塞也即將量產(chǎn)。
中國復合材料學會副理事長、西北工業(yè)大學材料學教授成來飛高度評價該種材料的誕生，認為其在航空等領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、上海均瑤（集團）有限公司、安徽相邦復合材料有限公司簽署“四方協(xié)議”，依托上海交大材料科學與工程學院王浩偉教授團隊建設交大陶鋁新材料創(chuàng)新中心。該中心施行市場化運作，將助力該種陶鋁新材料，在航空和汽車等百億以上級別的產(chǎn)業(yè)領域得到應用。
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