耐500℃！铝合金应用难题被攻克
最近，天津大学材料学院教授何春年团队研发出新型氧化物弥散强化铝合金，将铝合金的服役温度从350℃提高至500℃，攻克了铝合金难以在400℃以上高温环境应用的难题。相关研究成果以“超分散氧化物强化的耐热铝合金”为题发表于《自然材料》期刊上。
图为超细氧化物纳米颗粒在铝基体中的均匀分散。
航空航天、交通运输等重要领域提速减重的重大需求，对轻质金属材料的耐热性能提出了更高要求。尽管铝合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀等优势，但由于其耐热性差，在当前航空航天领域最为关心的350℃—500℃温度区间，铝合金的高温性能急剧衰减成为制约结构设计、影响服役安全的关键短板。因此，持续推进高性能耐热铝合金的研发工作，特别是面向350℃—500℃的耐高温铝合金材料，具有重要意义。
图为材料优异的室/高温力学性能。
为此，何春年团队通过在铝合金中引入高含量、超细尺寸、均匀分散的纳米氧化物颗粒，成功提升了铝合金的耐高温性能。在研究中，该团队提出了全新的制备思路，解决了困扰已久的纳米颗粒的分散难题，将理论上最理想的材料转化为现实。最终，研制的新型铝合金在500℃的拉伸强度（200兆帕）相比传统铝合金提高了6倍以上，高温稳定性提高了几个数量级。
图为材料优异的蠕变性能。
研究工作发表后，国际知名金属材料专家、法国格勒诺布尔国立理工学院Alexis Deschamps教授对这一工作的重要性和潜在影响做了详细的评论和深入解读，认为该工作“发展了新型超细纳米氧化物弥散强化合金设计新策略，使得所制备的铝合金在高达500℃时仍具有前所未有的拉伸强度和抗高温蠕变性能，为铝合金在高温环境中的应用开辟了崭新领域”。
图为材料优异的高温稳定性。
何春年说：“这一新工艺过程简单、物料成本低廉、易于规模化生产，因而具有显著的工业应用数值。我们正在与行业领军企业与科研院所合作开展面向航空发动机与航天重要部件用耐热铝合金的制备研究，大力推进该材料的产业落地。”
来源 新华社
编辑 谢永利
流程编辑 刘伟利
俄研制出可承受400℃高温铝合金
俄罗斯国立研究型技术大学研制出一种低成本铝合金，可承受比其类似合金高出100℃至150℃的高温，将大大减少铁路运输、航空和其他设备的重量和碳足迹。相关研究发表在《合金与化合物》杂志上。
铝和大多数铝合金在几乎所有的环境——大气、海水和淡水、许多化学溶液以及大多数食品中都具有很高的耐腐蚀性。加之低比重和良好的导热、导电性，铝被广泛应用于飞机制造、汽车制造、电子和其他领域。铝合金导线可以有效替代目前使用的昂贵且笨重的铜基导线，其在飞机、高铁和其他设备中的使用将显著减少设备的重量和外形尺寸，从而节省燃料并减少有害排放。然而，目前生产这种合金及其元件的方法昂贵且费力。
俄研究人员提出一种新型铝合金结构以及用它生产导线的技术，成本相对较低，易于制造，且具有一些独特的物理特性。
研究人员托尔戈姆·阿科皮安表示，新材料具有热稳定结构，可以承受400℃高温，而所有已知的铝合金在250℃至300℃就会出现明显软化。同时，新合金中含有铜、锰和锆，这使其导电性、强度和耐热性得到了近乎完美的结合。他还指出，新合金的一个关键特征是，材料中约10%是含有锆和锰的特殊纳米颗粒，它们均匀地分布在铝基体中。据悉，新合金使用克拉斯诺亚尔斯克磁流体力学科学生产中心开发的采用ElmaCast技术的电磁结晶器制成。随后在库尔恰托夫研究所专家的参与下进行了热处理变形和分析研究。
文/科技日报记者 董映璧
编辑/范辉