據(jù)天津大學(xué)新聞日前報(bào)道，材料學(xué)院教授何春年團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了約5納米的氧化物顆粒在鋁合金中的單粒子級(jí)均勻分布，從而使所制備的氧化物彌散強(qiáng)化鋁合金在高達(dá)500℃的溫度下仍然具有史無(wú)前例的抗拉強(qiáng)度（約200兆帕）與抗高溫蠕變性能。該工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、物料成本低廉、易于規(guī)模化生產(chǎn)，因而具有顯著的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。上述科研成果發(fā)表在自然材料（Nature Materials）期刊。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41563-024-01884-2

超細(xì)氧化物納米顆粒在鋁基體中的均勻分散示意及電鏡圖

氧化彌散強(qiáng)化（ODS）合金是一種很有前途的高強(qiáng)度材料，用于高溫和耐輻射等極端環(huán)境。到目前為止，已經(jīng)通過(guò)化學(xué)處理方法開(kāi)發(fā)了用于可還原金屬的ODS合金，但由于通過(guò)傳統(tǒng)技術(shù)將氧化物顆粒均勻分散在這些合金中的挑戰(zhàn)，還沒(méi)有用于不可還原金屬（即Al、Mg、Ti、Zr等）的市售ODS合金。

為此，何春年教授團(tuán)隊(duì)提出并通過(guò)“界面置換”分散策略制備了5納米級(jí)氧化物彌散強(qiáng)化鋁合金，即首先利用金屬鹽前驅(qū)體分解過(guò)程中的自組裝效應(yīng)制得了少層石墨包覆的超細(xì)氧化物顆粒，將納米顆粒之間較強(qiáng)結(jié)合的化學(xué)鍵替換為石墨包覆層之間較弱的范德華力結(jié)合，從而使納米顆粒之間的粘附力降低了2-3個(gè)數(shù)量級(jí)；在此基礎(chǔ)上，通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械球磨-粉末冶金工藝實(shí)現(xiàn)了高體積分?jǐn)?shù)（體積分?jǐn)?shù)為8%）的單粒子級(jí)超細(xì)氧化物顆粒在鋁基體內(nèi)的均勻分散，并使鋁合金展示出極其突出的高溫力學(xué)性能與抗高溫蠕變性能，其在300℃和500℃下的抗拉強(qiáng)度分別為420兆帕和200兆帕；在500℃和80兆帕的蠕變條件下，穩(wěn)態(tài)蠕變速率為10^-7每秒，大幅超越了國(guó)際上已報(bào)道的鋁基材料的最好水平。這也為開(kāi)發(fā)耐熱高強(qiáng)輕質(zhì)金屬材料及其航空航天、交通運(yùn)輸?shù)戎匾I(lǐng)域應(yīng)用提供了新思路。

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