纳米陶瓷铝合金四两“扛”千斤

铝里“掺”陶瓷，制作既轻又硬的新材料，说来容易做则难。国际上传统方法是先把陶瓷制成颗粒或纤维，然后用搅拌铸造或粉末冶金的方法混入铝合金中获得铝基复合材料，这种办法会出现加工成形困难、强度及塑性差和性能不稳定等一系列问题，严重阻碍了这种材料的工程应用。而王浩伟教授想做的是，把陶瓷的属性真正加到铝里面，生成浑然一体的新材料。他们最终采用了“原位自生技术”，通过熔体控制自生，陶瓷颗粒的尺寸由外加法的几十微米降低到纳米级，突破了外加陶瓷铝基复合材料塑性低、加工难等应用瓶颈。

这种纳米陶瓷铝合金重量轻，具有高刚度、高强度、抗疲劳、低膨胀、高阻尼、耐高温等特点，而且工艺性好、成本低，有望成为下一代航空新材料，使国产大飞机更轻快、更安全地在蓝天翱翔。王浩伟教授表示，目前纳米陶瓷铝合金已经用于天宫一号、天宫二号、量子卫星、气象卫星等关键部件翱翔于太空。同时，应用于内燃机活塞和汽车关键部件，不仅能有效减重，还可以节能减排、提高安全性。

四方合作，成果转化引领新产业

王王浩伟教授说，这项成果背后，凝结着上海交大五代“材料人”的心血。

8月4日，安徽省淮北市人民政府、上海交通大学、上海均瑶（集团）有限公司、安徽相邦复合材料有限公司签署“四方协议”，将依托上海交大材料科学与工程学院王浩伟教授团队建设交大陶铝新材料创新中心。

据上海交大先进产业技术研究院院长刘燕刚介绍，长期以来，上海交大就对王浩伟教授团队的纳米陶瓷铝合金项目给予了持续的大力资助和支持，同时也积极对外寻找成果落地转化的合作条件。2013年，安徽省淮北市政府从土地、资金、政策、人才等进行了多方支持，形成了具有年产千吨级中试及生产基地，并成立了安徽相邦复合材料有限公司，使纳米陶瓷铝合金材料的量产能力能满足在航天、航空、汽车等领域大规模应用的需求。2015年，上海交大与上海均瑶（集团）有限公司合作建设联合研发中心，使纳米陶瓷铝合金迅速进入航空和汽车等百亿以上级别的产业领域。在航空领域，目前王浩伟教授团队已在航发、商发开展多种航空发动机叶片试验，与中国商飞实现深度合作，剑指“新一代航空材料”；在汽车领域，转向节已通过台架试验，内燃机活塞也即将量产。

“如今的四方合作将搭建一个有利于纳米陶瓷铝合金拓展应用的市场化运作平台，建立具有自主知识产权的材料生产、产品设计、制造工艺以及使用标准等成套体系。这一科研成果的落地转化，也是上海交大对接国家重大战略需求、服务行业和产业发展的一次成功实践，它将为社会和经济发展创造更多价值。”刘燕刚说。