以2系、7系鋁合金為代表的高強鋁合金及其復合材料是航空航天和裝備輕量化的關鍵材料,具有不可替代性,但較差的耐蝕性是制約其應用的世紀難題。如何設計開發出兼具高強度和高耐蝕性的鋁合金或其復合材料是目前國內外學術界和工業界的關注熱點和研究難點,對于裝備的輕量化發展具有重要意義。 近期,中國科學院金屬研究所自然環境腐蝕研究部鄭玉貴研究員團隊提出了基于“內生沉淀劑”的耐蝕金屬材料設計新思路,與材料制備與加工研究部馬宗義研究員團隊合作,制備出具有優異耐蝕性能的超高強7系鋁基復合材料。該項研究成果已于近日發表在Advanced Materials期刊上。 受魚類在受到外部刺激時會通過腺體自發分泌粘液來進行自我保護的自然現象啟發,團隊提出了“內生沉淀劑為粘液,中空碳納米管為腺體,毛細作用為分泌驅動力”的仿生設計策略,成功制備出高強高耐蝕的塊體7075鋁基復合材料,抗拉強度高達約700 MPa,耐晶間腐蝕、剝落腐蝕和應力腐蝕性能優異,其強度和耐蝕性的綜合匹配超過了目前公開報道的其他鋁合金(圖1)。
圖3 高強高耐蝕7075鋁基復合材料的耐蝕機制
運用上述仿生策略同樣研制出了兼具高強高耐蝕的2024以及6061鋁基復合材料,表明該策略具有可拓展性,有望能研發出其他高強高耐蝕金屬材料。 該項工作得到了金屬所創新基金重點項目、中國科學院青促會、中國科協青年人才托舉工程和國家自然科學基金的資助。
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