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   高溫合金是航空發動機的重要結構材料，也是我國研發新一代航空發動機的瓶頸所在。浙江大學科學家日前找到了在高溫合金中添加貴金屬“錸”的位置，讓材料不易斷裂。

 

    科研人員表示，通過對錸的研究及調節，能在更高溫度下保護飛機發動機的安全。研究成果已發表在5月23日上線的金屬材料領域期刊《Acta Materialia》。據了解，這是浙大電子顯微鏡中心通過材料結構和性能的同步研究，將科研工作延伸到發動機戰略材料研究領域。這篇論文也成為高溫合金研究領域水平的科研論文。

    材料的薄弱環節在兩相界面，即兩種不同成分或不同結構的接觸面。論文通訊作者余倩教授說，在高溫合金中，兩相界面中會形成致密的界面位錯網。科研人員發現，當把錸放置在界面位錯網的核心位置時，錸會很明顯地強化界面位錯網，進而強化這個界面。界面強化后，兩相之間的“剪切”就會很困難，材料也就不易斷裂。

    課題組依托浙大電鏡中心先進的科研設備，從原子層面看清了錸元素在高溫合金中的分布。專家們看到清晰的圖案如同我們生活中的磚塊墻，不同的晶體間由水泥一樣的“縫”粘連。這些“縫”就像隔離帶一樣，可以有效阻止裂紋的生長。而在這“磚塊”與“縫”的界面位錯網上，課題組找到了大量的錸。他們進一步研究發現，界面錯位網上錸的存在讓“磚塊”間的“縫”變得非常穩固，進而讓材料中的裂紋不易貫穿。“當力的作用不斷加大，有錸的高溫合金也會出現裂紋，但裂痕生長在單相中呈現鋸齒形，延緩了快速開裂。”余倩說。

 

    此前，人們已經認識到錸這種貴金屬是研發新一代高溫合金的關鍵元素，很多時候，判斷高溫合金代際就是看錸的含量。浙大科學家的一系列新發現讓我們對錸在高溫合金中的作用認識更加深刻。

    余倩教授于2014年加盟浙江大學，成為當時浙大年輕的博士生導師。近年來她一直從事傳統金屬的研究，“可能這不是個時髦的研究，但卻有著重大的戰略意義。”就拿航空發動機來說，飛機起飛和降落時發動機葉片的服役溫度至少在1300℃以上，同時材料還會受到應力的影響，幾乎沒有材料能完全勝任這樣苛刻的工作條件。而高溫合金是近幾十年發展起來的一個重要材料。作為單晶的高溫合金還被稱為不被破壞的金屬材料。余倩坦言，在每一個高溫合金的研究都是高度保密的，“在美國讀書時，根本沒有可能接觸到這類材料，因為我是中國人。”余倩表示，這次研究的順利開展還得益于浙大新成立的材料科學與工程學院高溫合金研究所，研究所的目標領域就是重大需求的高性能結構材料，自己也得以進入戰略材料研究領域。

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