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潜心科研三十年孕育陶铝“大力士”
作者泌泻皮:qywhb  时间:2017年 10月18日     点击故庞:6215 [ ]

让铝里“长”出陶瓷喊狡,造出了一个陶铝“大力士”——王浩伟烯,这位上海交通大学材料科学与工程学院的教授一下子出名了田涎吝。
  王浩伟教授团队研发的陶铝“大力士”正式名称叫作“纳米陶瓷龙8pt”荆僧砷。这种具有自主知识产权的新型材料比强度和比刚度可以超过钛合金盯别,但体重轻茎俊逃、“身价”低母,将带动航空埃岭燎、汽车膝耪胶、高铁行业步入更轻派茅、更节能的新材料时代惰瞄想。
  陶铝“大力士”助推“材料轻量化革命”
  “大家小时候都玩水玩沙子管泛侩,我的专业就是把‘水’和‘沙子’掺在一起玩儿赂骋。”王浩伟所说的“水”正是用于铸造的金属铝眷耸,“沙子”则是陶瓷电浚闭。铝很轻吩,但太软挛编劳,易变形帅态、易断裂;陶瓷的强度和硬度非嘲斩?ィ好店,但易碎辛虚。如果把陶瓷的属性掺到铝里共测乌,制作出来的材料会不会结合两者的优点?纳米陶瓷龙8pt就是按照这个思路研究出来的很败,这项研究王浩伟一做就是30年齿。
  铝里“掺”陶瓷的办法说起来容易臣砷醚,实际做起来没那么简单豪笛呻。上世纪90年代轰,国际上陶铝复合材料研究热闹了一段时间禄肠,当时的通行方法是先把陶瓷制成颗粒或纤维佬,然后用搅拌铸造或粉末冶金的方法混入龙8pt中获得铝基复合材料挨瑰鞋。这种办法提高了材料的强度和刚度芭坎,但是又会出现加工成形困难瞥、强度及塑性差和性能不稳定等一系列问题竞,严重阻碍了这种材料的工程应用灵时譬,其研发也渐渐沉寂黄娘垄。
  王浩伟却咬定青山不放松酒厩说,为研发寻找新思路练玫。“既然用物理方法从外面往铝里掺陶瓷的路走不通了请,我们又想了另外一个办法——‘无中生有’踌眠巨,让陶瓷自己从铝里‘长’出来唐,这样两种材料就能相容了懂荤徊,如果再搞成纳米觅,就把陶瓷的属性真正加到了铝里面俄律诺,生成了一种浑然一体的新材料炕便敖。”王浩伟介绍说菩,最终采用“原位自生技术”斡寄昧,通过熔体控制自生秤杜泞,陶瓷颗粒的尺寸由外加法的几十微米降低到纳米级厢备,突破了外加陶瓷铝基复合材料塑性低嚼、加工难等应用瓶颈死寺。
  这种纳米陶瓷龙8pt顷鞋盘,不仅重量轻妒膘纶,且具有高刚度瘟、高强度席、抗疲劳榷香哇、低膨胀襄颓、高阻尼隆方、耐高温等特点逼容,同时保持了龙8pt良好的加工制造性能告痪岗,突破了规模化工程应用的瓶颈且哀,已在航天妇停邯、汽车曙、先进电子设备领域得到了应用坊桨脚。中国商用飞机有限责任公司副总经理北突、C919大型客机总设计师吴光辉认为食:相比铝锂合金材料和碳纤维复合材料乘踌,纳米陶瓷龙8pt具有更大的减重潜力缕认,而且工艺性好派俯、成本低钞泌秸,有望成为下一代航空新材料毫,使国产大飞机更轻快纪、更安全地在蓝天翱翔敦镶触。他还透露某焙,目前纳米陶瓷龙8pt型材试验很让人满意票落糯,下一步将进行板材和锻件试验逗。
  为了让纳米陶瓷龙8pt尽快产业化丰藩、为社会创造出更大的价值舱览,2017年8月4日匹,上海交通大学晤、安徽省淮北市人民政府泵貉吵、上海均瑶(集团)有限公司刨、安徽相邦复合材料有限公司签署“四方协议”禄末,依托王浩伟教授团队建设交大陶铝新材料创新中心杜。上海交大先进产业技术研究院院长刘燕刚说停:四方合作将搭建一个有利于纳米陶瓷龙8pt拓展应用的市场化运作平台仙奉,建立具有自主知识产权的材料生产上巢、产品设计霸锋、制造工艺以及使用标准等成套体系涎。
  五代“材料人”接力30余年
  纳米陶瓷龙8pt从无到有呻,王浩伟教授描述得就像“玩水玩沙子”那么轻松规蠢,但实际上这种材料从研发到应用历经30多年士拨脊,凝结着上海交大老挨瓮、中灌、青五代“材料人”的心血和努力沁歇哥。
  上世纪90年代敖酚瘫,我国复合材料的创始人之一颓吝、上海交大金属基复合材料国家重点实验室创建者吴人洁教授岁,最早提出了采用“原位自生”方法在龙8pt中长出陶瓷增强体哄嫁,制备铝基复合材料琳,进入当时材料制备的“无人区”娶街污。
  “当时国际上采用的都是铝里‘掺’陶瓷的物理方法库似檬,效果都不是很理想;吴人洁教授第一次提出用化学方法在铝里‘长’陶瓷赁呵日,这是非常新颖的思路腾刊翱。”王浩伟研究生阶段师从在铸造界享有盛誉的周尧和院士纹衔。1996年嘿兑侣,周尧和院士在上海交大开辟了“生态材料学”这一全新研究领域怯轻。在吴人洁教授和周尧和院士的指导下寝场,王浩伟带着团队的青年科研骨干持续攻关熔,三十年磨一剑烫筒棘,终于迎来了纳米陶瓷龙8pt的诞生汹。“除了周尧和院士和吴人洁教授两位上世纪20年代出生的‘元老’以外寐,团队里的其他科研人员从40后髓、50后番厢、60后长、70后到80后老少共五代人袜,现在又带领了新一代的90后弗诽。”王浩伟说茎盾琳,“周尧和院士当年为了激励生态材料学课题组内的年轻人铺兼掇,斟酌再三恰蓝,把生态材料学(Ecomaterials)的英文字头ECO三个字母贝藤胎,重新诠释出Excellence(卓越)娇努叫、Cooperation(合作)和Originality(原创)的含义请。30年来封,这三个词一直是支撑我们团队潜心科研的精神支柱年扰玲。做出中国人真正原创的东西皑汉,是我们团队追求的终极目标渭错亮。”
  王浩伟团队的马乃恒教授介绍说撑权,材料攻关的过程很艰辛沏亮慷,尤其是开初协粟,学校实验设备不足貉,王浩伟常常要扛着几十公斤的实验材料去兄弟高校做实验末来啼。当采用纳米陶瓷龙8pt制备的装备第一次通过试验考核时晴情,也许是因为成功后的喜悦氰椒,又或者是多年科研攻关压力的突然释放咆,王浩伟在实验现场突发心脏渤商煜谩,幸亏救护车及时赶到强乐范。不过攻楔港,王浩伟说封戮,成功属于整个团队叉,属于上海交通大学旅辩捅。“坚持走创新驱动的发展道路哎谈汉,是加快建设制造强国的重要方针笑挺俩,高校作为科技创新的重要基地牟,是推动创新驱动不可或缺的重要力量惠夯虾,在重大原始创新陶复、共性技术突破蝗钞喂、产学研协同创新以及推动成果转化等方面鲸,承担着不可替代的职责与使命下奶。”上海交通大学校长懒腻捶、中国工程院院士林忠钦说瘫技箱。