西安交大科研人員研制出400°C級別耐熱高強鋁合金

航空航天、交通運輸等領域對材料輕量化的需求日益迫切，同時許多部件/構件的服役溫度逐漸跨越到250℃-400℃範圍內，輕質、高強、耐熱的新型金屬材料應用潛力巨大。12月30日記者獲悉，西安交大科研人員研制出400°C級別耐熱高強鋁合金，該研究突破了高強鋁合金的服役溫度極限，爲開發新型耐高溫輕質金屬材料提供了微觀組織設計思路。

據介紹，相對於其它金屬材料，鋁合金是在該溫度範圍內使用具競爭力的一類高強輕合金材料。但是傳統鋁合金中賴以強化的納米沉澱相顆粒在200℃以上溫度會發生嚴重的粗化，使其對基體的強化效果損失嚴重，特別是在施加外力的高溫蠕變工況下，傳統鋁合金材料將發生快速軟化、導致終結構失穩。如何提高納米沉澱相顆粒的熱穩定性，進而改善高強鋁合金的抗高溫蠕變性能，是鋁合金甚至輕合金體系的國際性科學與技術難題。

針對耐熱高強鋁合金的重大需求，西安交通大學金屬材料強度國家重點實驗室劉剛教授和孫軍院士團隊開展了持續研究。近日，該團隊博士研究生薛航與青年教師楊衝、張鵬、張金鈺和劉福柱合作，在400°C級別耐熱高強鋁合金材料的研發上取得突破。他們提出了納米沉澱相顆粒晶格間隙位置異質原子有序化的全新熱穩定化設計策略，相關研究使得材料表現出超常的高溫力學性能。這一耐熱鋁合金的研制成功突破了高強鋁合金的服役溫度極限，爲開發新型耐高溫輕質金屬材料提供了微觀組織設計思路。

相關研究結果在線發表在《自然材料》(Nature Materials)上。該期刊同時還發表了由美國橡樹嶺國家實驗室合金設計團隊負責人A. Shyam博士署名的專題評述文章，認爲該工作“創制新型納米沉澱相的合金設計新策略，使得所制備的鋁合金在近乎其溫度熔點的80%，即高達400°C下仍然具有史無的高強度和抗高溫蠕變性能，將對航空航天、交通運輸等關鍵部件用、近熔點溫度下服役的合金設計制備與應用及其未來發展產生深遠影響”。