日前，北京理工大学材料学院博士生薛程鹏提出一种利用独特的多层核壳结构纳米析出相增强铝锂合金力学性能的策略，突破了传统铸造铝锂合金强度低的难题。研究发现了一种独特的富Li多层核壳结构纳米析出相，该析出相在时效态稳定存在且以高体积分数析出，通过沉淀强化使铸造铝锂合金的抗拉强度提升至接近500 MPa，可替代大部分变形铝锂合金。该研究成果以“An Ultrastrong Multilayer Core-Shell Nanostructure in Aluminum-Lithium Castings”为封面文章发表在国际顶级期刊Nano Letters上，北京理工大学博士研究生薛程鹏为本文第一作者，北京理工大学为唯一通讯单位，合作单位有中国散裂中子源(CSNS)、辽宁材料实验室(LAM)、和澳大利亚昆士兰大学等研究机构。
文章链接：
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c06368
图1 铸造铝锂合金中超高强多层核壳结构析出相
铝锂合金由于加入较多轻元素Li，使其具有密度低(仅为其它铝合金的80%，钢、铜合金的1/3)、比强度比刚度高，已经在航空航天、国防军用获得大范围应用，比如火箭贮箱、大飞机机身蒙皮，但是变形加工价格昂贵、冷加工周期长造成其民用领域推广困难，比如低空飞行器减重、新能源汽车轻量化等。为了促进军民融合发展，将航空航天用变形铝锂技术应用于低空经济、未来智能网联交通运输等领域，本文发明了工艺流程短、成本低的铸造铝锂合金，强度水平媲美传统变形铝锂合金。本研究提出了新型纳米析出相结构，解决了传统析出相的各种弊端，例如第二代铝锂合金强化相d¢-Al3Li不抗剪切缺点，以及塑性变形过程中共面滑移导致不均匀变形和晶界应力集中所致沿晶开裂和脆性问题;第三代铝锂合金强化相T1-Al2CuLi和θ′-Al2Cu相形核能垒高，晶界无析出带所致脆性断裂。同时，传统核壳结构析出相在铝锂合金中不能稳定存在，随着时效时间的延长则会转变为非核壳结构析出相，这种析出相结构转变降低铝锂合金力学性能。因此，本文发现的一种稳定的、低形核势垒的多层核壳结构共格纳米析出相为第四代铝锂合金研制另辟蹊径。
图2 多层核壳结构析出相的成分、结构剖析及其生长动力学的量化
论文通过在Al-
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编辑：中冶有色网
来源：北京理工大学
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2025年06月06日 ~ 08日 
