西安交大研制出抗300度高温蠕变的铝合金

　　现代科技开展对结构金属资料提出了愈加严厉的要求，一方面期望资料更轻以满意轻量化需求，另一方面还期望资料耐更高的温度以确保在大动力/大功率时的执役安全。可是一般金属资料的安全执役温度与资料密度出现反向联系，使得资料的挑选往往捉襟见肘。特别地，当今航空航天、交通运输等重要领域内的许多部件/构件执役温度逐步跨越到250℃-400℃的规模，但相应的轻质合金资料却难以承受其“高温”。相对于其它轻质金属资料，铝合金是最有期望在该温度规模内运用的轻合金。可是在传统铝合金中，其赖以强化的纳米第二相颗粒在250℃以上温度时将会产生严峻的粗化，强化效果丢失严峻。在一起外加应力的高温蠕变情况下，传统铝合金资料将产生快速软化、导致终究的失稳。怎么样进步纳米第二相颗粒的高温安稳性、从而改进铝合金的抗高温蠕变功能，成为了铝合金乃至是轻合金系统“卡脖子”的难题。

　　近来，西安交通大学金属资料强度国家重点实验室博士生高一涵、杨冲与青年教师张金钰在和孙军教授的指导下，与美国约翰霍普金斯大学马恩教授、重庆大学曹玲飞教授协作，在新式抗高温蠕变铝合金资料的研发上取得了打破。他们根据纳米第二相颗粒界面原子偏聚的微观安排设计思维，经过在原子层次解析不同溶质原子之间的交互效果，凭借相关的热力学/动力学剖析，选用常见的Al-Cu合金并结合Sc元素的微合金化效果，在奇妙的热处理工艺下，完成了Sc原子在Al2Cu强化相颗粒界面的高浓度偏聚，相当于给Al2Cu强化相颗粒穿上了一件“外衣”，显著地按捺了该颗粒在高温下的粗化长大。一起还额定分出了安稳的Al3Sc颗粒，使得这两类原本不在相一起效温度规模内分出的强化相颗粒调和地共存。这种微观安排架构让一般的Al-Cu合金不再一般，而是具有了超凡的抗高温蠕变功能：在300oC以及大于30MPa外加应力的严苛蠕变环境下，可安全执役长达350小时之后；假如外加应力在20MPa以下，蠕变寿数可超越2000小时。与前人所报导的铝合金（包含Al-Cu-Mg系、Al-Mg-Si系、Al-Zn-Mg系、Al-Si系和Al-Sc系）和铝合金复合资料（增加陶瓷第二相颗粒如Al2O3和SiC）比较，此新式Al-Cu-Sc合金在相同的执役条件下其高温蠕变功能进步了2-3个数量级。

　　相关部分成果宣布在Materials Research Letters7(2019)18-25上。现在该资料已得到了行业界的亲近重视，其间中航集团和国家电网的相关单位均期望能赶快推进该资料的工业使用。