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    陶鋁材料的發展前景

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    陶鋁材料的發展前景

    【摘要】:
    陶鋁智造”項目首創具有密度高、超高強、批量化生產等優點的3D打印專用陶鋁材料,通過模擬仿真實驗打印件性能全面提升。目前,團隊自主研發的大尺寸航空發動機風扇葉片成功實現了減重和輕量化。什么是陶鋁材料???陶瓷脆而硬,鋁輕而軟,兩者結合新材料——陶鋁材料。該材料結合了陶瓷顆粒及鋁合金的優點,突破了單一材料的性能局限,具有輕質、高剛度、高強度、高抗疲勞、耐高溫的優越性能,其力學性能遠高于鋁合金,同時保持

       陶鋁智造”項目首創具有密度高、超高強、批量化生產等優點的3D打印專用陶鋁材料,通過模擬仿真實驗打印件性能全面提升。目前,團隊自主研發的大尺寸航空發動機風扇葉片成功實現了減重和輕量化。




    什么是陶鋁材料?


     

      陶瓷脆而硬,鋁輕而軟,兩者結合新材料——陶鋁材料。該材料結合了陶瓷顆粒及鋁合金的優點,突破了單一材料的性能局限,具有輕質、高剛度、高強度、高抗疲勞、耐高溫的優越性能,其力學性能遠高于鋁合金,同時保持了鋁合金良好的加工制造性能。




    陶鋁材料應用廣泛


     

      陶鋁新材料具有高強輕質、耐溫耐勞、減震低脹、易工易塑的特點,憑借其優異的性能,將助推我國航天航空業、汽車工業等領域高質量發展。其獨特的材料組成和特性使得陶鋁材料成為研究和工程領域中備受關注的材料之一。

     

     

    航空領域

     

      5月28日,國產C919大型客機圓滿完成首個商業航班飛行,該飛機上已大批量使用了陶鋁材料。

     

     

     

    客機艙門和地板支撐梁實現大幅減重,通過對納米陶瓷鋁合金進行成分優化設計、熔鑄、軋制技術攻關研發的飛機蒙皮,有效改善了第二代鋁鋰合金的各向異性問題,使材料的屈服強度提高了40%,實現了對國外產品的替代。

     

      陶鋁材料應用于航空零部件,能提高壽命,降低重量,節省成本:型材靜強度比航空鋁合金提升20%;陶鋁3D打印件具有高尺寸穩定性。

     

     

     

    陶鋁材料應用于風扇葉片、轉子葉片、靜子葉片、靜子葉片整體環,可實現大幅減重。此外,利用陶鋁3D打印技術,可輕松實現風扇葉片空心化,其重量達到空心率為60%以上的鈦合金風扇葉片的水平。

     

    內燃機

     

    陶鋁材料的耐高溫性能,可用作高溫結構材料。面向發動機關鍵零部件,發揮陶鋁材料的耐高溫性能,大幅提高發動機效率和活塞使用壽命。陶鋁活塞在高溫強度和疲勞強度兩項關鍵指標上都達到世界最高水平,領先目前國際市場最先進活塞10%以上,徹底打破了國外在高功率發動機活塞方面的“卡脖子”技術封鎖,實現了高端活塞完全自主化生產。

     

     

     

    另外,陶鋁材料應用于柴油、汽油和新能源發動機,可有效提升發動機性能,降低油耗、減少污染物排放。

     

    汽車輕量化

     

    汽車輕量化是新能源汽車、節能汽車與智能網聯汽車的共性基礎技術,是我國節能與新能源汽車技術的未來重點發展方向。使用陶鋁新材料可在普通鋁合金的基礎上增加20%的強度,且保證同樣的延伸率。其應用于汽車上的不同零部件,如車身結構件、汽車底盤零件等,其實現汽車降重、降成本、提高疲勞壽命等目標,同時也降低了成本。

     

     

     

    軌道交通

     

    陶鋁材料是制造高鐵、磁懸浮列車、城軌列車等軌道交通車輛的優質材料,可增加零部件的強度,大幅減輕車輛自重,降低能耗,增加載重。

     

     

     

    陶鋁型材的特性高度契合軌道交通車輛結構材料的性能要求,對軌道交通車輛減重、提速、節能、降噪等具有重要意義。

     

     

     

    在城市軌道交通方面,陶鋁材料的抗冷熱疲勞壽命以及高溫摩擦性能遠超進口外加SiC鋁合金材料,同時在機加成型和可循環利用等方面也具有顯著優勢。

     

    精密電子

     

    陶鋁材料還可以應用于電子器件領域,如散熱器、封裝基板等,由于其導熱性和導電性的優良特性,能夠有效地管理電子設備的散熱問題。

     

     

     

    其應用于新一代芯片焊接設備關鍵零部件,可保證零部件在高速運動(16~20g加速度)下的剛度、尺寸穩定性與減振性能,大幅提升焊接效率。




    陶鋁材料:需求量大,政策支持,發展強勁


     

     

       陶鋁材料是基礎材料的顛覆性變革產品,其優異的特性不僅在民用方面應用廣泛,在軍用領域也有多加應用。目前我國陶鋁材料技術進步和工藝創新成為促進產業升級和提升產品檔次的主要動力,并且伴隨著陶鋁新材料行業逐步適應國際消費趨勢的主流,由生產低檔次產品向高品質、高檔次及高附加值的產品轉變,逐步完善上下游產業鏈,向價值鏈高端邁進。

     

       未來,陶鋁材料在民用、軍用領域將有不可估量的發展前景,規?;a指日可待;隨著國民生活水平提高,國家綜合國力日益增強,對陶鋁材料市場需求也隨著增多。

     

      另外,陶鋁材料工業已被列為“十四五”發展規劃中,目前我國陶鋁材料基地已落點建成,生產能力大幅提升。此外,隨著3D打印技術的發展,陶鋁材料的定制化制備將成為可能,滿足各種特定應用的需求。未來,隨著更多新型陶鋁材料的開發和制備技術的改進,陶鋁材料將繼續為科技進步和產業發展做出貢獻。

     

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