從陶瓷刀、陶瓷裝甲到陶瓷防彈衣,論硬度陶瓷比鋼鐵硬很多,卻性脆易碎;鋁則是最常用的輕金屬,韌性不錯,但易變形。上世紀90年代,國際上曾采用往鋁裡“摻”陶瓷的物理方法制作新材料,效果不是很理想。我國複合材料創始人之一、上海交大金屬基複合材料國家重點實驗室創建者吳人潔,最早提出采用“原位自生”的化學方法在鋁合金中長出陶瓷增強體,制備鋁基複合材料。如今,這一高強材料在上海交大材料科學與工程學院王浩偉教授團隊手中終于“鑄就”,他說:“再搞成納米級,就把陶瓷的屬性真正加到鋁裡面,生成了渾然天成的新材料。”
王浩偉的研究生導師、90歲高齡的中國科學院院士周堯和前來道賀,他告訴記者,這支團隊幾十年如一日埋頭鑽研。團隊成員都記得,當新材料制備的裝備第一次通過試驗考核時,王浩偉在現場突發心髒病,幸虧及時救治才有驚無險。
專家們認為,這種納米陶瓷鋁合金不僅重量輕,且具有高剛度、高強度、抗疲勞、低膨脹、高阻尼、耐高溫等特點,其剛強度甚至超過“太空金屬”钛合金。
“一代材料,一代飛機。”中國商用飛機有限責任公司副總經理、國産大飛機C919總設計師吳光輝說,從木飛機、鋁飛機到碳飛機,目前鋁锂合金材料和碳纖維複合材料是新一代飛機研制較為理想的結構材料。寬體客機更适用碳纖維複合材料,而C919這類窄體客機則更需要金屬複合材料。“這種新材料比已有的金屬複合材料都好。”他透露,這一陶鋁材料正進行型材測試,有望拓展到闆材、鍛件測試,具備發展為下一代航空新材料的潛力。交大團隊也正加緊和中航商用航空發動機有限責任公司合作,包括多種航空發動機葉片試驗,助推國産大飛機用上自主知識産權的新材料。
上海交大先進産業技術研究院院長劉燕剛透露,根據跨省四方協議,淮北市政府對項目多方支持,形成具有年産千噸級中試及生産基地,使其量産能力滿足在航天、航空、汽車等領域大規模應用。如汽車領域,應用此項新材料的轉向節已通過台架試驗,内燃機活塞也即将量産。中國複合材料學會副理事長、西北工業大學材料學教授成來飛則評價稱:新材料性能高大上,綜合成本接地氣,在軍民融合方面大有作為。