轻质高强耐热铝合金是航空航天、交通运输等范畴需求日趋火急的主要根本材料。氧化物弥散强化（ODS）合金具有高的热不变性和高温力学机能，如能在铝合金内引入藐小弥散散布的氧化物纳米颗粒有望年夜幅提高其耐热机能。但是今朝，这类合金首要经由过程内氧化或金属基体还原等化学方式制备，该方式不合用在铝、钛、镁等不成化学还原轻质金属。

为此，天津年夜学材料学院传授何春年团队立异地提出了一种“界面置换”分离策略，成功实现了约5纳米的氧化物颗粒在铝合金中的单粒子级平均散布，从而使所制备的氧化物弥散强化铝合金在高达500 ℃的温度下依然具有史无前例的抗拉强度（约200 兆帕）与抗高温蠕变机能。该工艺进程简单、物料本钱低廉、易在范围化出产，因此具有显著的工业利用价值。

相干研究功效近期颁发在《天然材料》期刊上。

航空航天、交通运输等范畴提速减重的重年夜需求对轻质金属材料的耐热机能提出了更高要求，传统铝合金因为高温下析出相粗化力学机能急剧降落，300 ℃以上服役机能已达瓶颈，300 ℃抗拉强度小在200 兆帕，500 ℃抗拉强度则小在50 兆帕。对当前航空航天等主要范畴最为关心的300~500 ℃温度区间，铝合金使役时呈现的力学机能敏捷阑珊成为年夜动力/年夜功率工作前提下制约布局设计、影响服役平安的要害短板。

今朝，提高铝合金耐热机能的路子首要有两个，一是晋升析出相的热不变性；二是引入高不变性的陶瓷相纳米颗粒。比拟在前者，陶瓷颗粒凡是具有较高的熔点（ 1000 ℃）与弹性模量，因此具有更高的热不变性和变形不变性。此中，氧化物陶瓷颗粒因为具有良好的强度、热传导、耐高温、耐氧化、耐侵蚀、低本钱等特征，备受研究者青睐，如研究者在浩繁金属系统（如铁、铜、镍、钼等）中经由过程原位合成氧化物纳米颗粒的思绪实现了优良的高温力学机能。但是，以上实现弥散散布的道理是基在氧化物颗粒在基体内消融—析出或是液相夹杂后将金属先驱体还原成金属基体，对与氧反映活性高、不成化学还原的轻金属材料如铝、镁、钛等，上述方式则没法合用。迄今为止，若何在铝合金中实现纳米氧化物弥散强化进而改良其高温力学机能，还是铝合金乃至轻合金系统的国际性科学与手艺困难。

为此，何春年团队提出并经由过程“界面置换”分离策略，制备了5 纳米级氧化物弥散强化铝合金，即起首操纵金属盐先驱体分化进程中的自组装效应制得了少层石墨包覆的超细氧化物颗粒，将纳米颗粒之间较强连系的化学键替代为石墨包覆层之间较弱的范德华力连系，从而使纳米颗粒之间的粘附力下降了2~3个数目级；在此根本上，经由过程简单的机械球磨-粉末冶金工艺实现了高体积分数（体积分数为8%）的单粒子级超细氧化物颗粒在铝基体内的平均分离，并使铝合金展现出极为凸起的高温力学机能与抗高温蠕变机能，其在开博体育300 ℃和500 ℃下的抗拉强度别离为420兆帕和200兆帕；在500 ℃和80兆帕的蠕变前提下，稳态蠕变速度为10的负7次方每秒，年夜幅超出了国际上已报导的铝基材料的最好程度。

相干论文链接：https://doi.org/10.1038/s41563-024-01884-2

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