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中化新網(wǎng)訊 近日，天津大學(xué)材料學(xué)院何春年教授團(tuán)隊制備出氧化物彌散強(qiáng)化鋁合金，將鋁合金的服役溫度提高至500℃，攻克了鋁合金難以在400℃以上高溫環(huán)境應(yīng)用的難題。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然材料》。
何春年表示，氧化物彌散強(qiáng)化合金具有較高的熱穩(wěn)定性和高溫力學(xué)性能。然而，目前這種合金主要通過內(nèi)氧化或金屬基體還原等化學(xué)方法制備，不適用于鋁、鈦、鎂等不可化學(xué)還原輕質(zhì)金屬。如何在鋁合金中實現(xiàn)納米氧化物彌散強(qiáng)化，進(jìn)而改善其高溫力學(xué)性能，是鋁合金乃至輕合金體系的國際性科學(xué)與技術(shù)難題。
在此項研究工作中，何春年團(tuán)隊通過“界面置換”分散策略制備了5納米級氧化物彌散強(qiáng)化鋁合金，在高達(dá)500℃的溫度下仍然展現(xiàn)出超高的抗拉強(qiáng)度與抗高溫蠕變性能。他們首先利用金屬鹽前驅(qū)體分解過程中的自組裝效應(yīng)制得了少層石墨包覆的超細(xì)氧化物顆粒，將納米顆粒之間較強(qiáng)結(jié)合的化學(xué)鍵替換為石墨包覆層之間較弱的范德華力結(jié)合，從而使納米顆粒之間的黏附力降低了2到3個數(shù)量級。在此基礎(chǔ)上，他們又通過簡單的機(jī)械球磨—粉末冶金工藝，在鋁基體內(nèi)實現(xiàn)了高體積分?jǐn)?shù)單粒子級超細(xì)氧化物顆粒的均勻分散，并使鋁合金展示出突出的高溫力學(xué)性能與抗高溫蠕變性能，大幅超越了國際上已報道的鋁基材料的最好水平。此外，該制備工藝還具有過程簡單、物料成本低廉、易于規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)勢。
業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，這項研究工作發(fā)展了新型超細(xì)納米氧化物彌散強(qiáng)化合金設(shè)計新策略，揭示了超細(xì)納米顆粒增強(qiáng)輕質(zhì)金屬的超常耐熱機(jī)制，為開發(fā)耐熱高強(qiáng)輕質(zhì)金屬材料及其在航空航天、交通運(yùn)輸?shù)戎匾I(lǐng)域應(yīng)用提供了新思路。
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