據天津大學新聞日前報道，材料學院教授何春年團隊成功實現了約5納米的氧化物顆粒在鋁合金中的單粒子級均勻分布，從而使所制備的氧化物彌散強化鋁合金在高達500℃的溫度下仍然具有史無前例的抗拉強度（約200兆帕）與抗高溫蠕變性能。該工藝過程簡單、物料成本低廉、易于規模化生產，因而具有顯著的工業應用價值。上述科研成果發表在自然材料（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

氧化彌散強化（ODS）合金是一種很有前途的高強度材料，用于高溫和耐輻射等極端環境。到目前為止，已經通過化學處理方法開發了用于可還原金屬的ODS合金，但由于通過傳統技術將氧化物顆粒均勻分散在這些合金中的挑戰，還沒有用于不可還原金屬（即Al、Mg、Ti、Zr等）的市售ODS合金。

為此，何春年教授團隊提出并通過“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，即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粘附力降低了2-3個數量級；在此基礎上，通過簡單的機械球磨-粉末冶金工藝實現了高體積分數（體積分數為8%）的單粒子級超細氧化物顆粒在鋁基體內的均勻分散，并使鋁合金展示出極其突出的高溫力學性能與抗高溫蠕變性能，其在300℃和500℃下的抗拉強度分別為420兆帕和200兆帕；在500℃和80兆帕的蠕變條件下，穩態蠕變速率為10^-7每秒，大幅超越了國際上已報道的鋁基材料的最好水平。這也為開發耐熱高強輕質金屬材料及其航空航天、交通運輸等重要領域應用提供了新思路。

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