新技術(shù)推動制備輕量化、高可靠性復(fù)合材料
萬宇科技團隊基于自主研發(fā)的攪拌摩擦沉積技術(shù)與裝備，創(chuàng)新性地提出了一種具有宏觀機械互鎖和納米多晶層的跨尺度界面結(jié)構(gòu)的鋁／鋯基金屬玻璃復(fù)合材料制備方法。
近日，萬宇科技董事長萬龍團隊在晶態(tài)、非晶態(tài)復(fù)合材料制備方面取得新成果。該成果為下一代可折疊手機鉸鏈結(jié)構(gòu)提供重要設(shè)計與制造方案，發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《先進復(fù)合與混合材料》上。
鋁合金輕質(zhì)高強、易加工，是消費電子領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的金屬材料；金屬玻璃（BMG）為長程無序的非晶結(jié)構(gòu)，具有高強度、高彈性極限以及優(yōu)異的耐磨、耐腐蝕性能。二者復(fù)合后，在輕量化、高可靠性零部件領(lǐng)域具有顯著應(yīng)用潛力。但晶態(tài)鋁與非晶態(tài)金屬玻璃存在原子尺度結(jié)構(gòu)、熱物理性能方面的顯著差異，在傳統(tǒng)熔焊或鑄造復(fù)合過程中，界面容易形成脆硬的金屬間化合物（IMCs），導(dǎo)致界面結(jié)合強度低、穩(wěn)定性差，制約其工程應(yīng)用。針對上述挑戰(zhàn)，團隊基于自主研發(fā)的攪拌摩擦沉積（AFSD）技術(shù)與裝備，創(chuàng)新性地提出了一種具有納米多晶層的跨尺度界面結(jié)構(gòu)的鋁／鋯基金屬玻璃復(fù)合材料制備方法。該方法能夠在保持金屬玻璃非晶穩(wěn)定性的同時，顯著提升界面承載能力，所制備的復(fù)合材料界面剪切強度達187Mpa（兆帕），較優(yōu)化前提升65.5%，為下一代折疊手機鉸鏈等輕量化部件，提供了全新的材料結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造方案。
團隊自主研發(fā)的AFSD設(shè)備及米級大尺寸鋁／鋼、鋁／鈦、鋁／銅等復(fù)合材料（受訪者供圖）
研究表明，AFSD沉積過程中生成納米多晶層，其平均厚度僅280nm（納米）。該納米多晶層能促進裂紋偏轉(zhuǎn)與能量耗散，緩解局部應(yīng)力集中，顯著提高復(fù)合材料界面結(jié)合強度。該成果為突破晶態(tài)／非晶異種材料界面強度、韌性、穩(wěn)定性難題提供了新思路和解決方案，不僅適用于鋁／鋯基金屬玻璃體系，在鋁／鈦、鋁／鎂、鋁／銅、鋁／鋼等同樣存在結(jié)構(gòu)差異、連接難題的異種金屬復(fù)合材料中，也具有推廣價值。未來，團隊將進一步開展研究，推動AFSD技術(shù)在輕量化、高可靠性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造中的工程應(yīng)用。（李禾）
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編輯：穆皓
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