科创中国

新材料技术,复合材料

氧化物纳米颗粒均匀弥散分布在Fe、Ni等合金基体中，可显著提高这些合金的高温力学性能特别是高温抗蠕变性能。最典型的就是纳米Al2O3、Y2O3颗粒增强的ODS合金。然而，这类合金的纳米氧化物颗粒都是使用机械合金化的方法加入的。之所以采用这种成本较高、又极易使氧化物表面产生污染的粉末冶金工艺而不采用铸造工艺制备这类合金，主要是因为氧化物颗粒与金属熔体的密度、熔点差别较大，它们之间的润湿性也较差，在地球重力场中，氧化物很难在熔体中均匀弥散分布，而且，即使是在太空实验室的微重力环境下，要实现氧化物在金属熔体中的均匀弥散分布也有相当的难度。

该项目研发出一种利用铝热反应在超重力场中直接在合金熔体(如Fe合金熔体、Ni合金熔体或Cr合金熔体)中原位反应合成纳米增强颗粒(如纳米Al2O3增强颗粒)增强的复合材料及其制备方法。通过设计铝热剂(如多元铝热剂(Fe2O3+NiO+Cr2O3+CrO3+Al))的成分和使用凝胶添加剂(如TiO2凝胶添加剂)，在合金熔体中原位反应合成纳米尺度的纳米增强颗粒(如Al2O3颗粒)，这些纳米增强颗粒与金属间化合物(如(Ni，Fe)Al金属间化合物)因相互间较低的界面能结合在一起，因此原位合成了所述纳米增强颗粒和所述金属间化合物共同强化的合金。该技术利用铝热反应可原位合成纳米α-Al2O3颗粒增强铁基合金，重力场、超重力场及快速凝固都不影响纳米颗粒在合金中的均匀分布，因此可使用离心铸造、快速凝固冷却等常规的冶金工艺处理铝热反应的熔体，可大幅度降低ODS合金的制造成本，这是一种高效率、低成本制造金属基复合材料的新工艺，可以广泛用于多种高温结构材料领域。

来自北京航空航天大学，可为本项目的研究开展提供良好的研究工作条件。项目的研究团队由教授、青年教师、博士生和硕士生等人员组成，团队负责人多年从事相关方面的科研与教学工作，负责完成过科技重大专项课题等以及横向合作等多项课题的研究工作。团队人员构成合理，技术基础好，研发能力强，为本项目的研究开展提供了良好的人员保障。

点击查看