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　　據(jù)介紹，傳統(tǒng)鋁合金高溫下力學(xué)性能急劇下降，300℃以上服役性能已達(dá)瓶頸。300℃抗拉強(qiáng)度小于200兆帕，500℃抗拉強(qiáng)度小于50兆帕。對(duì)于當(dāng)前航空航天等重要領(lǐng)域最為關(guān)注的300—500℃溫度區(qū)間，鋁合金使役時(shí)出現(xiàn)的力學(xué)性能迅速衰退，成為大動(dòng)力/大功率工作條件下制約結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、影響服役安全的關(guān)鍵短板。

　　目前，提高鋁合金耐熱性能的途徑主要有兩個(gè)：一是提升析出相的熱穩(wěn)定性;另一條出路是引入高穩(wěn)定性的陶瓷相納米顆粒。相比于前者，陶瓷顆粒通常具有較高的熔點(diǎn)(大于1000℃)與彈性模量，因而具有更高的熱穩(wěn)定性和變形穩(wěn)定性。

　　其中，氧化物陶瓷顆粒由于具有優(yōu)良的強(qiáng)度、熱傳導(dǎo)、耐高溫、耐氧化、耐腐蝕、低成本等特性，備受研究者青睞。何春年介紹，研究者在眾多金屬體系(如鐵、銅、鎳、鉬等)中通過(guò)原位合成氧化物納米顆粒的思路實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的高溫力學(xué)性能。

　　“然而，以上實(shí)現(xiàn)彌散分布的原理是基于氧化物顆粒在基體內(nèi)溶解—析出，或是液相混合后將金屬前驅(qū)體還原成金屬基體，對(duì)于與氧反應(yīng)活性高、不可化學(xué)還原的輕金屬材料如鋁、鎂、鈦等，上述方法則無(wú)法適用。”何春年說(shuō)。

　　如何在鋁合金中實(shí)現(xiàn)納米氧化物彌散強(qiáng)化進(jìn)而改善其高溫力學(xué)性能，仍是鋁合金甚至輕合金體系的國(guó)際性科學(xué)與技術(shù)難題。

　　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的負(fù)7次方每秒，大幅超越了國(guó)際上已報(bào)道的鋁基材料的最好水平。

　　該項(xiàng)研究揭示了超細(xì)納米顆粒增強(qiáng)輕質(zhì)金屬的超常耐熱機(jī)制，并為開(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。