上海交大研发出轻质高强新材料 可用于大飞机

http://www.texnet.com.cn/ 2017-08-09 17:14:01 来源:解放日报

  近日,上海交通大学首度公开一批神奇新材料的实样。记者现场掂量了两套新能源汽车转向节:通常用铸铁制造的转向节,一只手提起来都很费劲;用新型陶铝材料制造的那种,一根食指便能挑起。这一超强纳米陶瓷铝合金,由上海交大五代“材料人”攻坚30年而成。通过产学研合作,不仅大车商用了它,连国产大飞机也正在进行相关型材测试,想让航空材料更新换代。事实上,这种陶铝复合材料已用于天宫一号、天宫二号、量子卫星、气象卫星等关键部件。

  从陶瓷刀、陶瓷装甲到陶瓷防弹衣,论硬度陶瓷比钢铁硬很多,却性脆易碎;铝则是最常用的轻金属,韧性不错,但易变形。上世纪90年代,国际上曾采用往铝里“掺”陶瓷的物理方法制作新材料,效果不是很理想。我国复合材料创始人之一、上海交大金属基复合材料国家重点实验室创建者吴人洁,最早提出采用“原位自生”的化学方法在铝合金中长出陶瓷增强体,制备铝基复合材料。如今,这一高强材料在上海交大材料科学与工程学院王浩伟教授团队手中终于“铸就”,他说:“再搞成纳米级,就把陶瓷的属性真正加到铝里面,生成了浑然天成的新材料。”

  王浩伟的研究生导师、90岁高龄的中国科学院院士周尧和前来道贺,他告诉记者,这支团队几十年如一日埋头钻研。团队成员都记得,当新材料制备的装备第一次通过试验考核时,王浩伟在现场突发心脏病,幸亏及时救治才有惊无险。

  专家们认为,这种纳米陶瓷铝合金不仅重量轻,且具有高刚度、高强度、抗疲劳、低膨胀、高阻尼、耐高温等特点,其刚强度甚至超过“太空金属”钛合金。

  “一代材料,一代飞机。”中国商用飞机有限责任公司副总经理、国产大飞机C919总设计师吴光辉说,从木飞机、铝飞机到碳飞机,目前铝锂合金材料和碳纤维复合材料是新一代飞机研制较为理想的结构材料。宽体客机更适用碳纤维复合材料,而C919这类窄体客机则更需要金属复合材料。“这种新材料比已有的金属复合材料都好。”他透露,这一陶铝材料正进行型材测试,有望拓展到板材、锻件测试,具备发展为下一代航空新材料的潜力。交大团队也正加紧和中航商用航空发动机有限责任公司合作,包括多种航空发动机叶片试验,助推国产大飞机用上自主知识产权的新材料。

  上海交大先进产业技术研究院院长刘燕刚透露,根据跨省四方协议,淮北市政府对项目多方支持,形成具有年产千吨级中试及生产基地,使其量产能力满足在航天、航空、汽车等领域大规模应用。如汽车领域,应用此项新材料的转向节已通过台架试验,内燃机活塞也即将量产。中国复合材料学会副理事长、西北工业大学材料学教授成来飞则评价称:新材料性能高大上,综合成本接地气,在军民融合方面大有作为。

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