长期以来，传统轻质金属材料由于在高温下易发生基体软化与界面退化，其安全服役温度普遍局限于300°C以下，极大限制了其在极端热冲击及高温承重工况下的应用。近日，中国科学院金属研究所铝镁材料研究部在原位复合材料领域取得突破性进展，通过创新工艺成功研发出一种兼具优异高温强度与超高模量的多级结构铝基复合材料，为高温特种防护与轻量化节能结构提供了全新的阻热承载解决方案。
针对传统原位反应体系中“强化相尺寸与体积分数无法协同”的行业技术瓶颈——即微米级前驱体易导致反应不充分且强化相粗大，而纳米级前驱体虽能细化晶粒却易团聚且体积分数偏低，无法有效提升模量。本项研究另辟蹊径，创新性地提出了缺陷促进的前驱体“内分解”机制。该策略成功突破了传统表面扩散主导的反应动力学限制，在超细晶基体中构筑出独特的多级增强构型：外层为均匀弥散的高含量亚微米级核心强化相（粒径0.42微米，体积分数达38.6%），内层则原位析出高密度的纳米级碳化物团簇。这种“多级嵌段”的微观拓扑结构，极大增强了材料在热载荷下的抗变形能力。
得益于这种分级微观组织的刚性支撑，该复合材料在极端高温下展现出令人瞩目的机械承载力与抗热震蠕变性能。实验数据显示，在 350°C 的高温工况下，该材料的抗拉强度仍高达 246 MPa，杨氏模量达 106 GPa。值得关注的是，在 350°C 的服役温度下，该材料的比模量（比刚度）表现甚至超越了诸多主流的高温合金与重质结构材料：相较于钛合金（TC4）高出 88%、相较于铜合金高出 190%、相较于45号钢高出 55%、相较于镍基高温合金（GH93）高出 42%，在高温防热辐射形变与承重方面展现出显著的替代优势。
作为航空航天领域的核心结构材料，高温刚度与热稳定性直接决定了整体防线与隔热系统的防火安全时限。该项成果通过前驱体原位反应技术，成功突破了表面扩散主导的反应动力学瓶颈，解决了强化相尺寸与体积分数难以协同的核心矛盾，为高安全性、低热形变的高温特种构件设计开辟了新途径。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-73160-7
