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人民網(wǎng)上海8月6日電 （記者姜泓冰、屠知力） 陶瓷很脆，一摔就碎；鋁很軟，一掰就彎。上海交大材料科學(xué)與工程學(xué)院王浩偉教授團隊卻讓鋁里“長”出陶瓷，造出了一個身輕如燕卻力大無窮的陶鋁“大力士”，強度和剛度甚至超過了“太空金屬”鈦合金！它不僅為 “中國制造”增添了一個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)新材料，還有望“四兩扛千斤”，帶動航空、汽車、高鐵領(lǐng)域步入更輕、更節(jié)能的新材料時代。這一納米陶瓷鋁合金，今天成功實現(xiàn)了成果轉(zhuǎn)化。
納米陶瓷鋁合金四兩“扛”千斤
鋁里“摻”陶瓷，制作既輕又硬的新材料，說來容易做則難。國際上傳統(tǒng)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，這種辦法會出現(xiàn)加工成形困難、強度及塑性差和性能不穩(wěn)定等一系列問題，嚴重阻礙了這種材料的工程應(yīng)用。而王浩偉教授想做的是，把陶瓷的屬性真正加到鋁里面，生成渾然一體的新材料。他們最終采用了“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，突破了外加陶瓷鋁基復(fù)合材料塑性低、加工難等應(yīng)用瓶頸。
這種納米陶瓷鋁合金重量輕，具有高剛度、高強度、抗疲勞、低膨脹、高阻尼、耐高溫等特點，而且工藝性好、成本低，有望成為下一代航空新材料，使國產(chǎn)大飛機更輕快、更安全地在藍天翱翔。王浩偉教授表示，目前納米陶瓷鋁合金已經(jīng)用于天宮一號、天宮二號、量子衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等關(guān)鍵部件翱翔于太空。同時，應(yīng)用于內(nèi)燃機活塞和汽車關(guān)鍵部件，不僅能有效減重，還可以節(jié)能減排、提高安全性。
四方合作，成果轉(zhuǎn)化引領(lǐng)新產(chǎn)業(yè)
王王浩偉教授說，這項成果背后，凝結(jié)著上海交大五代“材料人”的心血。
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)合材料有限公司簽署“四方協(xié)議”，將依托上海交大材料科學(xué)與工程學(xué)院王浩偉教授團隊建設(shè)交大陶鋁新材料創(chuàng)新中心。
據(jù)上海交大先進產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院院長劉燕剛介紹，長期以來，上海交大就對王浩偉教授團隊的納米陶瓷鋁合金項目給予了持續(xù)的大力資助和支持，同時也積極對外尋找成果落地轉(zhuǎn)化的合作條件。2013年，安徽省淮北市政府從土地、資金、政策、人才等進行了多方支持，形成了具有年產(chǎn)千噸級中試及生產(chǎn)基地，并成立了安徽相邦復(fù)合材料有限公司，使納米陶瓷鋁合金材料的量產(chǎn)能力能滿足在航天、航空、汽車等領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用的需求。2015年，上海交大與上海均瑤（集團）有限公司合作建設(shè)聯(lián)合研發(fā)中心，使納米陶瓷鋁合金迅速進入航空和汽車等百億以上級別的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。在航空領(lǐng)域，目前王浩偉教授團隊已在航發(fā)、商發(fā)開展多種航空發(fā)動機葉片試驗，與中國商飛實現(xiàn)深度合作，劍指“新一代航空材料”；在汽車領(lǐng)域，轉(zhuǎn)向節(jié)已通過臺架試驗，內(nèi)燃機活塞也即將量產(chǎn)。
“如今的四方合作將搭建一個有利于納米陶瓷鋁合金拓展應(yīng)用的市場化運作平臺，建立具有自主知識產(chǎn)權(quán)的材料生產(chǎn)、產(chǎn)品設(shè)計、制造工藝以及使用標準等成套體系。這一科研成果的落地轉(zhuǎn)化，也是上海交大對接國家重大戰(zhàn)略需求、服務(wù)行業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一次成功實踐，它將為社會和經(jīng)濟發(fā)展創(chuàng)造更多價值。”劉燕剛說。
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