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航空發(fā)動機的活塞是將燃料燃燒能量轉化為機械能的關鍵組件，它在極端的高溫和高壓環(huán)境下工作，尤其是頂部直接接觸高溫氣體，承受著燃燒產(chǎn)生的巨大壓力。

活塞的高速往復運動對其性能提出了嚴格要求，因此，活塞材料必須具有優(yōu)異的耐熱性和機械強度，以確保其可靠和持續(xù)的性能。選擇合適的活塞材料至關重要，它必須具備低熱膨脹系數(shù)、低密度、良好的熱傳導性，以及足夠的高溫強度、耐蝕性和耐磨性。鋁合金因其輕質(zhì)、高強度和良好的耐蝕性，成為了制造高性能航空活塞的理想材料。

目前，鋁合金因其輕質(zhì)、高強度、良好的成形性、耐蝕性以及可回收性，已成為制造高性能航空活塞的理想材料。然而，為了進一步提升航空活塞的性能，國內(nèi)外科研工作者正在探索新的途徑，以提高鑄造鋁合金的極限強度。其中，氮化硼納米管增強鋁基母合金作為一項創(chuàng)新技術，為提升鋁合金活塞的性能提供了新的可能。在材料科學中，高模量材料通常也具有較高的硬度。‌硬度高的材料通常具有更好的耐磨性。‌良好的耐磨性和減磨性則有助于減少摩擦和磨損，延長活塞的使用壽命。

氮化硼納米管增強鋁基母合金具有以下優(yōu)勢

增強機械性能：通過在鋁合金中加入氮化硼納米管，可以顯著提高材料的屈服強度。例如，在7000系列變形鋁合金中加入氮化硼納米管，屈服強度可提升66%；而在A201, A206鑄造鋁合金中加入，屈服強度分別提升92%和70%。

減重增效：在不犧牲強度的情況下，通過使用氮化硼納米管增強鋁基母合金，可以實現(xiàn)高達50%以上的減重，通過采用高強度鋁合金，可以有效降低活塞的重量，減少往復運動的慣性力，提高發(fā)動機的整體效率和性能。

耐高溫性能：氮化硼納米管的加入不僅增強了鋁合金的機械強度，還可能改善其在高溫下的性能表現(xiàn)，這對于航空發(fā)動機活塞尤為重要。

尺寸穩(wěn)定性：鋁合金在高溫下容易膨脹，而低熱膨脹系數(shù)的氮化硼納米管有助于維持尺寸穩(wěn)定性，確保活塞在高溫工作條件下的精確性和可靠性。

耐磨性和耐蝕性：提升彈性模量10%，從而提升其硬度、耐磨性，同時還可以提升耐蝕性，這對于活塞在惡劣工作環(huán)境中的長期使用至關重要。

大連義邦航空發(fā)動機活塞母合金應用案例

2021年，優(yōu)質(zhì)鋁鑄件專家埃克工業(yè)公司Eck Industries成功將大連義邦氮化硼納米管NanoBarbs融入鋁合金鑄件中，在0.4wt% NanoBarb負載下將鋁合金的屈服強度提高70%，或同等強度下，減重高達50%以上

Eck Industries為軍事、航空、醫(yī)療、高性能汽車、混合動力汽車、航天和工業(yè)市場提供高價值鑄造產(chǎn)品。Eck鑄造各種鋁合金，以優(yōu)化輕量化、高溫性能和強度。Eck公司的高性能鑄件包括 Bradley戰(zhàn)車的A206主減速器外殼和小型飛機的200系列風冷和液冷氣缸蓋。Eck一直與橡樹嶺國家實驗室、艾姆斯實驗室和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室等領先的研究機構合作，并領導由能源部和關鍵材料研究所資助開發(fā)的Al-Ce合金的商業(yè)化工作。

大連義邦引入的氮化硼納米管鋁基母合金增強顆粒中的氮化硼納米管具有獨特的工程表面結構，不規(guī)則的納米管表面使納米管在鋁合金中更易分散，同時還能加強與鋁合金基體的交聯(lián)，從而更有利于提升強度，并且氮化硼納米管在鋁合金小顆粒中已經(jīng)形成充分的預潤濕，加入鋁熔體后也更易與鋁在原子水平上的結合。

綜上所述，氮化硼納米管增強鋁基母合金技術為航空活塞的性能提升提供了新的方向。通過這種創(chuàng)新材料的應用，可以制造出更輕、更強、更可靠的航空發(fā)動機活塞，從而推動航空工業(yè)的進一步發(fā)展。