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

大膽創(chuàng)想讓陶瓷自己“長(zhǎng)”出來

鋁韌性不錯(cuò)，但太軟且強(qiáng)度不高。論硬度，陶瓷比鋼鐵要強(qiáng)很多。這兩種材料結(jié)合的鋁基復(fù)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(fù)合材料，提高材料的強(qiáng)度和剛度，但因陶瓷大顆粒的存在，生成和加工成形困難、強(qiáng)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(zhǎng)’出來。”上海交大特種材料研究所所長(zhǎng)、長(zhǎng)江學(xué)者王浩偉教授介紹，團(tuán)隊(duì)采用“原位自生技術(shù)”，通過化學(xué)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(zhǎng)出骨頭，又輕又強(qiáng)。而且這種方式生出的陶瓷顆粒能降低到納米級(jí)。”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(diǎn)，其強(qiáng)度是同等重量的鈦合金的1.5倍、鎂合金的2倍、高強(qiáng)鋼的3倍，可謂“四兩撥千斤”。

助國產(chǎn)大飛機(jī)練就一身“輕功”

復(fù)合材料是航空材料領(lǐng)域爭(zhēng)奪的技術(shù)，材料的變革都帶來航空技術(shù)的巨大進(jìn)步。王浩偉教授表示，目前納米陶瓷鋁合金已用于天宮一號(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，同時(shí)應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)活塞和汽車關(guān)鍵部件。他透露，目前團(tuán)隊(duì)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(dòng)機(jī)葉片試驗(yàn)，助推國產(chǎn)大飛機(jī)用上這種具有中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新材料。中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司副總經(jīng)理、C919大型客機(jī)總設(shè)計(jì)師吳光輝說：“金屬復(fù)合材料是目前和未來飛機(jī)制造正在應(yīng)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(shí)驗(yàn)室到飛機(jī)走過10年。目前從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，納米陶瓷鋁合金各項(xiàng)表現(xiàn)都優(yōu)于現(xiàn)有材料。我們計(jì)劃在部分?jǐn)D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(wù)于國產(chǎn)飛機(jī)。”

為了讓該新材料走出實(shí)驗(yàn)室，為社會(huì)創(chuàng)造出更大的價(jià)值，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)合材料有限公司前天簽署“四方協(xié)議”，建設(shè)交大陶鋁新材料創(chuàng)新中心，建立具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的材料生產(chǎn)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝以及使用標(biāo)準(zhǔn)等成套體系。