壓鑄周刊（2017年8月8日 上海）8月6日，上海交通大學(xué)召開新聞發(fā)布會(huì)，宣布由上海交大材料科學(xué)與工程學(xué)院王浩偉教授領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)，研制出一種陶鋁新材料——納米陶瓷鋁合金。據(jù)悉，納米陶瓷鋁合金兼具了陶瓷和鋁合金的優(yōu)點(diǎn)，比強(qiáng)度和比剛度甚至超過了“太空金屬”鈦合金，幫助航空、汽車、高鐵領(lǐng)域步入更輕、更節(jié)能的新材料時(shí)代。

王浩偉教授展示用陶瓷鋁合金制成的鑄件

眾所周知，鋁質(zhì)量很輕，但強(qiáng)度和硬度不高，易變形；相對(duì)于陶瓷，硬度強(qiáng)過鋼鐵卻易碎，通過二者相結(jié)合，制作出來鋁基復(fù)合材料重量輕、硬度大，有韌性又不易斷裂變形，通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)證明，研制出陶瓷和鋁相結(jié)合出的超強(qiáng)納米陶瓷鋁合金。

上海交大特種材料研究所所長(zhǎng)王浩偉教授介紹：“陶鋁合金是一個(gè)基礎(chǔ)材料，具有重量輕、高剛度、高強(qiáng)度、抗疲勞、低膨脹、高阻尼、耐高溫等特點(diǎn)，最大的特點(diǎn)就是抗疲勞性特別好，安全性可靠性比原來的鋁合金更高。目前已在天宮一號(hào)、氣象衛(wèi)星等航天、汽車、先進(jìn)電子設(shè)備領(lǐng)域得到了應(yīng)用。”

王浩偉教授團(tuán)隊(duì)通過拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)試陶鋁新材料的靜態(tài)力學(xué)性能

對(duì)于鋁與陶瓷的結(jié)合，此前國(guó)際上的通行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(fù)合材料。這種辦法雖然提高了材料的強(qiáng)度和剛度，但是又會(huì)出現(xiàn)加工成型困難、強(qiáng)度及塑性差和性能不穩(wěn)定等一系列問題，而且與諸如3D打印等其他新技術(shù)對(duì)接不佳，嚴(yán)重阻礙了這種金屬體復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)化。

所以，王浩偉教授團(tuán)隊(duì)最終采用了“原位自生技術(shù)”，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(jí)，突破了國(guó)際傳統(tǒng)方法外加陶瓷鋁基復(fù)合材料塑性低、加工難等應(yīng)用瓶頸。這將改變眼下航天材料的運(yùn)用市場(chǎng)，將為我國(guó)航天航空發(fā)展落下了中國(guó)印記。

王浩偉教授表示，相比鈦合金和高溫合金，鋁合金3D打印后性能遠(yuǎn)低于鍛件，納米陶瓷鋁合金3D打印構(gòu)件可以達(dá)到鍛件的性能。此外，在汽車領(lǐng)域，轉(zhuǎn)向節(jié)上的應(yīng)用，已通過臺(tái)架試驗(yàn)，內(nèi)燃機(jī)活塞也即將量產(chǎn)。

現(xiàn)在我國(guó)航天運(yùn)用上，天空一空的光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜件就是采用了陶鋁材料，解決了鈦合金延展性差、部分特殊基復(fù)合材料難于加工制作的問題。國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919總設(shè)計(jì)師吳光輝表示：“將來首先我們想用在C919上面，用這個(gè)材料擠壓型材。將替代進(jìn)口的先進(jìn)材料，而且還會(huì)比進(jìn)口的先進(jìn)材料還要先進(jìn)，主要是用于減重，實(shí)現(xiàn)我們材料的國(guó)產(chǎn)化。”

另外，納米陶瓷鋁合金的成果轉(zhuǎn)化和應(yīng)用得益于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)合材料有限公司的四方合作。如今的四方合作將搭建一個(gè)有利于納米陶瓷鋁合金拓展應(yīng)用的市場(chǎng)化運(yùn)作平臺(tái)，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。