輕質高強鋁基納米複合材料及其在高端載運工具上的應用檢視原始碼討論檢視歷史

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輕質高強鋁基納米複合材料及其在高端載運工具上的應用我國鋁合金性能與國外差距大，高端鋁基材料依賴進口。原位鋁基納米複合材料具有強度高、塑韌性好、抗疲勞能力強等特點，是倍受國際關注的高端鋁基新材料。美國、英國已掌握其核心關鍵技術，但對我國實施技術封鎖。

技術原理、技術要點

該項目在國家自然科學基金、國家「863」計劃、江蘇省科技成果轉化資金等10餘項課題的資助下，針對原位納米顆粒增強鋁基複合新材料的體系設計、組織調控規律、製備與成形加工技術、複雜關鍵部件開發等一系列核心難題進行攻關，通過十餘年產學研合作攻關，獲得主要創新成果如下：

（1）設計發明了多相納米協同強化的Al-Si-Zr-B-O新體系及系列輕質高強鋁基材料。研究並揭示了原位多相納米複合體系的反應熱力學和動力學規律，創建了高性能、節能型的Al-Si-Zr-B-O新材料體系，建立多相納米協同強化理論；針對航空航天、節能與新能源汽車等高技術領域重大需求，開發了系列原位鋁基納米複合新材料，其增強顆粒尺寸在50nm~100nm、體積分數在0.5~5.0%可調。經國家權威機構檢測：原位鋁基納米複合材料較基體抗拉強度提高20%，屈服強度提高30%，衝擊韌性提高60%，疲勞壽命提高1倍以上。

（2）揭示了多相納米強化的組織調控規律並開發了規模製備和成形加工等核心關鍵技術。研究並揭示了多相納米增強複合材料的凝固成型組織和塑性變形組織的調控規律，發明了電磁場和聲磁耦合場控制複合材料凝固組織和塑性變形組織技術，研發了電磁氣滑鑄造、液固增壓鑄造、慢速多孔擠壓和等溫變速熱擠壓等新技術，突破了鋁基納米複合材料規模製備和成形加工中納米顆粒易團聚等系列難題，實現了規模製備和成形加工過程的控織、控形、控性。

（3）研發了輕質高強鋁基納米複合材料重要關鍵部件並在高端載運工具上規模應用。針對高端載運工具領域對輕質高強抗疲勞重要關鍵部件的重大需求，研究並揭示了多相納米增強鋁基複合材料的複雜關鍵部件結構和功能一體化設計和製造規律，成功開發了高檔汽車控制臂、重載汽車和特種裝備輪轂、發動機減震部件、汽車車身及航空航天關鍵部件，解決了航空航天、節能汽車、特種裝備等高端載運工具的急需。

該項目成果獲授權發明專利44件並實施了轉讓和轉化；發表學術論文102篇，其中SCI收錄29篇、EI收錄40篇；出版《原位合成鋁基複合材料》等著作2部。 技術已在全國20餘家骨幹企業應用，原位鋁基納米複合材料汽車控制臂配套於奔馳、寶馬、奧迪等品牌，亞洲市場占有率90%以上；8家應用企業近2年累計新增銷售達40.4億元、新增利潤達4.3億元。 技術的推廣應用有力促進了我國鋁基材料行業及航空航天、節能汽車等高端載運工具領域的科技進步。