鋯的加入可以改善陶瓷基復(fù)合材料的性能么?

2021年03月01日

陶瓷基復(fù)合材料(CMCs)是一種可以綜合多種材料優(yōu)勢的新型材料,常用于噴氣發(fā)動機、燃?xì)廨啓C和鎳高溫合金刀具,因此長期受到科學(xué)家青睞。在這其中,氧化鋁(Al2O3)和碳化鎢(WC)是一對很受關(guān)注的組合,前者堅硬且化學(xué)惰性,后者可用作超硬材料,但令人遺憾的是,至今還沒人能過制備出性能滿意的Al2O3-WCCMC。

最近,科學(xué)家團隊進行了一項研究,他們在制造Al2O3-WC-CMC的過程中加入了少量的二氧化鋯(ZrO2),最終產(chǎn)生了彎曲強度大于2千兆帕斯卡的“超硬”Al2O3-WC-CMC,這是該領(lǐng)域的歷史最高水平。

當(dāng)研究人員使用原子分辨掃描透射電子顯微鏡研究其超硬ZrO2增強Al2O3-WC-cmc的結(jié)構(gòu)時,他們發(fā)現(xiàn)Zr原子位于Al2O3和WC片之間的薄層中。研究人員指出,“Al2O3和WC之間的界面一般就是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)方面的薄弱之處。”后來研究人員使用一種稱為密度泛函理論的數(shù)學(xué)物理領(lǐng)域的技術(shù)來模擬鋯原子的效應(yīng),發(fā)現(xiàn)正是這些處于界面層的鋯原子增強了CMC的穩(wěn)定性。

在評論其潛在應(yīng)用時,Matsunaga博士說:“我們開發(fā)的材料可作為超硬材料用于金屬加工設(shè)備,切割飛機和汽車上使用的硬質(zhì)金屬部件。”事實上,一些公司的工程師已經(jīng)開始在商業(yè)化切割工具中投入使用這些材料。研究人士表明:“我們開發(fā)的材料可作為超硬材料用于金屬加工設(shè)備,切割飛機和汽車上使用的硬質(zhì)金屬部件。”

圣戈班陶瓷材料事業(yè)部為全世界的客戶提供先進材料與專業(yè)技術(shù),主要產(chǎn)品有:氧化鋯粉體?、高性能磨料、耐火氧化鋯、氮化硼、精密拋磨及涂層解決方案,服務(wù)于磨料磨具、耐火材料、半導(dǎo)體、汽車及航空航天等行業(yè)。

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