上海交大成功研制陶鋁新材,有望運用于民用行
納米技能(nanotechnology)是用單個原子、分子制造物質(zhì)的科學(xué)技能,研討結(jié)構(gòu)尺度在1至100納米規(guī)模內(nèi)資料的性質(zhì)和運用。納米科學(xué)技能是以許多現(xiàn)代先進科學(xué)技能為根底的科學(xué)技能,它是現(xiàn)代科學(xué)(混沌物理、量子力學(xué)、介觀物理、分子生物學(xué))和現(xiàn)代技能(計算機技能、微電子和掃描隧道顯微鏡技能、核剖析技能)結(jié)合的產(chǎn)品,納米科學(xué)技能又將引發(fā)一系列新的科學(xué)技能,例如:納米物理學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工技能和納米計量學(xué)等
鋁和陶瓷是兩種常見資料,但各自都有“缺點”:陶瓷脆,一摔就碎;鋁很軟,一掰就彎。
8月6日,記者從上海交通大學(xué)舉行的新聞發(fā)布會得悉,該校新研發(fā)出的納米陶鋁合金,兼具兩者長處,比強度和比剛度乃至超過了“太空金屬”鈦合金。
現(xiàn)在,該資料已經(jīng)用于天宮一號、天宮二號、量子衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等要害部件飛翔于太空。未來將走進民航、轎車等范疇,有望引領(lǐng)資料輕量化革新。
“打個比方說,鋁就是人的肉,陶就是長在里邊的骨頭,給了資料強度。”研討團隊負責(zé)人、上海交大資料科學(xué)與工程學(xué)院教授王浩偉通知洶涌新聞記者。
鋁里“摻”陶瓷的方法說起來簡略,實踐做起來沒那么簡略。
王浩偉介紹,現(xiàn)在國際上傳統(tǒng)方法是先把陶瓷制成顆?;蚶w維,然后用拌和鑄造或粉末冶金的方法混入鋁合金中取得鋁基復(fù)合資料,這種方法能進步資料的強度和剛度,可是又會呈現(xiàn)加工成形困難、強度及塑性差和功能不穩(wěn)定等一系列問題,嚴峻阻止了這種資料的工程運用。
“已然用物理方法從外面往鋁里摻陶瓷的路走不通了,我們又想了別的一個方法——‘惹是生非’,讓陶瓷自己從鋁里‘長’出來,這樣兩種資料就能相容了,如果再搞成納米,就把陶瓷的特點真實加到了鋁里邊,生成了一種天衣無縫的新資料。”王浩偉說,他們終究采用了“原位自生技能”,經(jīng)過熔體操控自生,陶瓷顆粒的尺度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(fù)合資料塑性低、加工難等運用瓶頸。
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,即便外來作用力‘泰山壓頂’,納米陶瓷鋁合金也能做到‘巋然不動’,能夠稱得上是四兩‘扛’千斤了。
他介紹,該資料的研發(fā)到運用,歷經(jīng)了30余年的綿長時間。從上世紀(jì)90年代,我國復(fù)合資料的創(chuàng)始人之一吳人潔教授早提出采用“原位自生”方法算起,該資料的研發(fā)成功,凝聚了五代上交大資料人汗水。
“現(xiàn)在已經(jīng)在軍工業(yè)得到了許多運用,下一步期望能在民用范疇有更大規(guī)模運用。”王浩偉說。
國產(chǎn)大飛機c919總設(shè)計師吳光芒表明,現(xiàn)在c919在揉捏型材等方面,很快就將運用上海交大新研發(fā)的這種陶鋁新資料,“主要是減重,比已有的金屬資料都要好。”
吳光芒表明,現(xiàn)在還在板材和鍛件方面進行中試,測驗功能,如果能夠未來將大面積運用,替代國外進口資料,完成資料的國產(chǎn)化。
王浩偉說,比較鈦合金和高溫合金,鋁合金3D打印后功能遠低于鍛件,納米陶瓷鋁合金3D打印構(gòu)件能夠到達鍛件的功能。
此外,在轎車范疇,轉(zhuǎn)向節(jié)上的運用,已經(jīng)過臺架實驗,內(nèi)燃機活塞也行將量產(chǎn)。
中國復(fù)合資料學(xué)會副理事長、西北工業(yè)大學(xué)資料學(xué)教授成來飛高度評價該種資料的誕生,“在航空等范疇,供給了全新的資料解決方案,在一些功能上乃至逾越了鈦合金。”
8月4日,安徽省淮北市人民政府、上海交通大學(xué)、上海均瑤(集團)有限公司、安徽相邦復(fù)合資料有限公司簽署“四方協(xié)議”,依托上海交大資料科學(xué)與工程學(xué)院王浩偉教授團隊建造交大陶鋁新資料立異中心。
據(jù)新聞發(fā)布會介紹,該中心實施市場化運作,將助力該種陶鋁新資料,在航空和轎車等百億以上等級的產(chǎn)業(yè)范疇得到運用。