近期，中國科學院金屬研究所自然環(huán)境腐蝕研究部提出了基于“內(nèi)生沉淀劑”的耐蝕金屬材料設(shè)計新思路；與材料制備與加工研究部合作，制備出具有優(yōu)異耐蝕性能的超高強7系鋁基復合材料。相關(guān)研究成果以Nature-inspired Incorporation of Precipitants into High-strength Bulk Aluminum Alloys Enables Life-long Extraordinary Corrosion Resistance in Diverse Aqueous Environments為題，發(fā)表在《先進材料》（Advanced Materials）上。

受魚類在受到外部刺激時會通過腺體自發(fā)分泌粘液以自我保護的自然現(xiàn)象的啟發(fā)，該研究提出了“內(nèi)生沉淀劑為粘液，中空碳納米管為腺體，毛細作用為分泌驅(qū)動力”的仿生設(shè)計策略，制備出高強高耐蝕的塊體7075鋁基復合材料。該材料抗拉強度達~700 MPa，具有優(yōu)異的耐晶間腐蝕、剝落腐蝕和應力腐蝕的性能。該材料的強度和耐蝕性的綜合匹配超過目前公開報道的其他鋁合金。該材料在酸、堿、鹽環(huán)境中均具有極低的腐蝕速率，在強腐蝕性堿性介質(zhì)中的腐蝕速率甚至比最耐蝕的純鋁低133倍。這一優(yōu)異的耐蝕性歸因于毛細作用誘導沉淀劑自發(fā)從碳納米管溶出且在表面富集，進而形成保護性膜層。此外，研究人員運用上述仿生策略同樣研制出兼具高強高耐蝕的2024和6061鋁基復合材料。這表明該策略具有可拓展性，有望研發(fā)出其他高強高耐蝕金屬材料。

研究工作得到國家自然科學基金委員會、中國科學院以及中國科協(xié)青年人才托舉工程的支持。

論文鏈接

高強高耐蝕7075鋁基復合材料的耐蝕機制