周尧和院士与王浩伟教授（右）讨论陶铝新材料。上海交通大学供图

　　让铝里“长”出陶瓷，造出了一个陶铝“大力士”——王浩伟，这位上海交通大学材料科学与工程学院的教授一下子出名了。

　　王浩伟教授团队研发的陶铝“大力士”正式名称叫作“纳米陶瓷铝合金”。这种具有自主知识产权的新型材料比强度和比刚度可以超过钛合金，但体重轻、“身价”低，将带动航空、汽车、高铁行业步入更轻、更节能的新材料时代。

　　陶铝“大力士”助推“材料轻量化革命”

　　“大家小时候都玩水玩沙子，我的专业就是把‘水’和‘沙子’掺在一起玩儿。”王浩伟所说的“水”正是用于铸造的金属铝，“沙子”则是陶瓷。铝很轻，但太软，易变形、易断裂；陶瓷的强度和硬度非常好，但易碎。如果把陶瓷的属性掺到铝里，制作出来的材料会不会结合两者的优点？纳米陶瓷铝合金就是按照这个思路研究出来的，这项研究王浩伟一做就是30年。

　　铝里“掺”陶瓷的办法说起来容易，实际做起来没那么简单。上世纪90年代，国际上陶铝复合材料研究热闹了一段时间，当时的通行方法是先把陶瓷制成颗粒或纤维，然后用搅拌铸造或粉末冶金的方法混入铝合金中获得铝基复合材料。这种办法提高了材料的强度和刚度，但是又会出现加工成形困难、强度及塑性差和性能不稳定等一系列问题，严重阻碍了这种材料的工程应用，其研发也渐渐沉寂。

　　王浩伟却咬定青山不放松，为研发寻找新思路。“既然用物理方法从外面往铝里掺陶瓷的路走不通了，我们又想了另外一个办法——‘无中生有’，让陶瓷自己从铝里‘长’出来，这样两种材料就能相容了，如果再搞成纳米，就把陶瓷的属性真正加到了铝里面，生成了一种浑然一体的新材料。”王浩伟介绍说，最终采用“原位自生技术”，通过熔体控制自生，陶瓷颗粒的尺寸由外加法的几十微米降低到纳米级，突破了外加陶瓷铝基复合材料塑性低、加工难等应用瓶颈。

　　这种纳米陶瓷铝合金，不仅重量轻，且具有高刚度、高强度、抗疲劳、低膨胀、高阻尼、耐高温等特点，同时保持了铝合金良好的加工制造性能，突破了规模化工程应用的瓶颈，已在航天、汽车、先进电子设备领域得到了应用。中国商用飞机有限责任公司副总经理、C919大型客机总设计师吴光辉认为：相比铝锂合金材料和碳纤维复合材料，纳米陶瓷铝合金具有更大的减重潜力，而且工艺性好、成本低，有望成为下一代航空新材料，使国产大飞机更轻快、更安全地在蓝天翱翔。他还透露，目前纳米陶瓷铝合金型材试验很让人满意，下一步将进行板材和锻件试验。

　　为了让纳米陶瓷铝合金尽快产业化、为社会创造出更大的价值，2017年8月4日，上海交通大学、安徽省淮北市人民政府、上海均瑶（集团）有限公司、安徽相邦复合材料有限公司签署“四方协议”，依托王浩伟教授团队建设交大陶铝新材料创新中心。上海交大先进产业技术研究院院长刘燕刚说：四方合作将搭建一个有利于纳米陶瓷铝合金拓展应用的市场化运作平台，建立具有自主知识产权的材料生产、产品设计、制造工艺以及使用标准等成套体系。