西安交大科研人员研制出400°C级别耐热高强铝合金

航空航天、交通运输等领域对材料轻量化的需求日益迫切，同时许多部件/构件的服役温度逐渐跨越到250℃-400℃范围内，轻质、高强、耐热的新型金属材料应用潜力巨大。12月30日记者获悉，西安交大科研人员研制出400°C级别耐热高强铝合金，该研究突破了高强铝合金的服役温度极限，为开发新型耐高温轻质金属材料提供了微观组织设计思路。

据介绍，相对于其它金属材料，铝合金是在该温度范围内使用具竞争力的一类高强轻合金材料。但是传统铝合金中赖以强化的纳米沉淀相颗粒在200℃以上温度会发生严重的粗化，使其对基体的强化效果损失严重，特别是在施加外力的高温蠕变工况下，传统铝合金材料将发生快速软化、导致终结构失稳。如何提高纳米沉淀相颗粒的热稳定性，进而改善高强铝合金的抗高温蠕变性能，是铝合金甚至轻合金体系的国际性科学与技术难题。

针对耐热高强铝合金的重大需求，西安交通大学金属材料强度国家重点实验室刘刚教授和孙军院士团队开展了持续研究。近日，该团队博士研究生薛航与青年教师杨冲、张鹏、张金钰和刘福柱合作，在400°C级别耐热高强铝合金材料的研发上取得突破。他们提出了纳米沉淀相颗粒晶格间隙位置异质原子有序化的全新热稳定化设计策略，相关研究使得材料表现出超常的高温力学性能。这一耐热铝合金的研制成功突破了高强铝合金的服役温度极限，为开发新型耐高温轻质金属材料提供了微观组织设计思路。

相关研究结果在线发表在《自然材料》(Nature Materials)上。该期刊同时还发表了由美国橡树岭国家实验室合金设计团队负责人A.Shyam博士署名的专题评述文章，认为该工作“创制新型纳米沉淀相的合金设计新策略，使得所制备的铝合金在近乎其温度熔点的80%，即高达400°C下仍然具有史无的高强度和抗高温蠕变性能，将对航空航天、交通运输等关键部件用、近熔点温度下服役的合金设计制备与应用及其未来发展产生深远影响”。