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中化新網訊 近日，天津大學材料學院何春年教授團隊制備出氧化物彌散強化鋁合金，將鋁合金的服役溫度提高至500℃，攻克了鋁合金難以在400℃以上高溫環境應用的難題。相關研究成果發表于《自然材料》。
何春年表示，氧化物彌散強化合金具有較高的熱穩定性和高溫力學性能。然而，目前這種合金主要通過內氧化或金屬基體還原等化學方法制備，不適用于鋁、鈦、鎂等不可化學還原輕質金屬。如何在鋁合金中實現納米氧化物彌散強化，進而改善其高溫力學性能，是鋁合金乃至輕合金體系的國際性科學與技術難題。
在此項研究工作中，何春年團隊通過“界面置換”分散策略制備了5納米級氧化物彌散強化鋁合金，在高達500℃的溫度下仍然展現出超高的抗拉強度與抗高溫蠕變性能。他們首先利用金屬鹽前驅體分解過程中的自組裝效應制得了少層石墨包覆的超細氧化物顆粒，將納米顆粒之間較強結合的化學鍵替換為石墨包覆層之間較弱的范德華力結合，從而使納米顆粒之間的黏附力降低了2到3個數量級。在此基礎上，他們又通過簡單的機械球磨—粉末冶金工藝，在鋁基體內實現了高體積分數單粒子級超細氧化物顆粒的均勻分散，并使鋁合金展示出突出的高溫力學性能與抗高溫蠕變性能，大幅超越了國際上已報道的鋁基材料的最好水平。此外，該制備工藝還具有過程簡單、物料成本低廉、易于規模化生產等優勢。
業內專家認為，這項研究工作發展了新型超細納米氧化物彌散強化合金設計新策略，揭示了超細納米顆粒增強輕質金屬的超常耐熱機制，為開發耐熱高強輕質金屬材料及其在航空航天、交通運輸等重要領域應用提供了新思路。
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