北理工：超高強多層核殼納米結構增強鋁鋰合金鑄件領(lǐng)域取得重要突破！

日前，北京理工大學(xué)材料學(xué)院博士生薛程鵬提出一種利用獨特的多層核殼結構納米析出相增強鋁鋰合金力學(xué)性能的策略，突破了傳統鑄造鋁鋰合金強度低的難題。研究發(fā)現了一種獨特的富Li多層核殼結構納米析出相，該析出相在時(shí)效態(tài)穩定存在且以高體積分數析出，通過(guò)沉淀強化使鑄造鋁鋰合金的抗拉強度提升至接近500 MPa，可替代大部分變形鋁鋰合金。該研究成果以“An Ultrastrong Multilayer Core-Shell Nanostructure in Aluminum-Lithium Castings”為封面文章發(fā)表在國際頂級期刊Nano Letters上，北京理工大學(xué)博士研究生薛程鵬為本文第一作者，北京理工大學(xué)為唯一通訊單位，合作單位有中國散裂中子源(CSNS)、遼寧材料實(shí)驗室(LAM)、和澳大利亞昆士蘭大學(xué)等研究機構。 文章鏈接： https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c06368 圖1 鑄造鋁鋰合金中超高強多層核殼結構析出相 鋁鋰合金由于加入較多輕元素Li，使其具有密度低(僅為其它鋁合金的80%，鋼、銅合金的1/3)、比強度比剛度高，已經(jīng)在航空航天、國防軍用獲得大范圍應用，比如火箭貯箱、大飛機機身蒙皮，但是變形加工價(jià)格昂貴、冷加工周期長(cháng)造成其民用領(lǐng)域推廣困難，比如低空飛行器減重、新能源汽車(chē)輕量化等。為了促進(jìn)軍民融合發(fā)展，將航空航天用變形鋁鋰技術(shù)應用于低空經(jīng)濟、未來(lái)智能網(wǎng)聯(lián)交通運輸等領(lǐng)域，本文發(fā)明了工藝流程短、成本低的鑄造鋁鋰合金，強度水平媲美傳統變形鋁鋰合金。本研究提出了新型納米析出相結構，解決了傳統析出相的各種弊端，例如第二代鋁鋰合金強化相d￠-Al3Li不抗剪切缺點(diǎn)，以及塑性變形過(guò)程中共面滑移導致不均勻變形和晶界應力集中所致沿晶開(kāi)裂和脆性問(wèn)題;第三代鋁鋰合金強化相T1-Al2CuLi和θ′-Al2Cu相形核能壘高，晶界無(wú)析出帶所致脆性斷裂。同時(shí)，傳統核殼結構析出相在鋁鋰合金中不能穩定存在，隨著(zhù)時(shí)效時(shí)間的延長(cháng)則會(huì )轉變?yōu)榉呛藲そY構析出相，這種析出相結構轉變降低鋁鋰合金力學(xué)性能。因此，本文發(fā)現的一種穩定的、低形核勢壘的多層核殼結構共格納米析出相為第四代鋁鋰合金研制另辟蹊徑。 圖2 多層核殼結構析出相的成分、結構剖析及其生長(cháng)動(dòng)力學(xué)的量化 論文通過(guò)在A(yíng)l-