日前，北京理工大學材料學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，該析出相在時效態穩定存在且以高體積分數析出，通過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”為封面文章發表在國際頂級期刊Nano Letters上，北京理工大學博士研究生薛程鵬為本文第一作者，北京理工大學為唯一通訊單位，合作單位有中國散裂中子源(CSNS)、遼寧材料實驗室(LAM)、和澳大利亞昆士蘭大學等研究機構。
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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，但是變形加工價格昂貴、冷加工周期長造成其民用領域推廣困難，比如低空飛行器減重、新能源汽車輕量化等。為了促進軍民融合發展，將航空航天用變形鋁鋰技術應用于低空經濟、未來智能網聯交通運輸等領域，本文發明了工藝流程短、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，以及塑性變形過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裂和脆性問題;第三代鋁鋰合金強化相T1-Al2CuLi和θ′-Al2Cu相形核能壘高，晶界無析出帶所致脆性斷裂。同時，傳統核殼結構析出相在鋁鋰合金中不能穩定存在，隨著時效時間的延長則會轉變為非核殼結構析出相，這種析出相結構轉變降低鋁鋰合金力學性能。因此，本文發現的一種穩定的、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、結構剖析及其生長動力學的量化
論文通過在Al-
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“北理工：超高強多層核殼納米結構增強鋁鋰合金鑄件領域取得重要突破！” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：北京理工大學
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2025年08月07日 ~ 09日 
