2021年03月01日
陶瓷基復合材料（CMCs）是一種可以綜合多種材料優勢的新型材料，常用于噴氣發動機、燃氣輪機和鎳高溫合金刀具，因此長期受到科學家青睞。在這其中，氧化鋁（Al2O3）和碳化鎢（WC）是一對很受關注的組合，前者堅硬且化學惰性，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），最終產生了彎曲強度大于2千兆帕斯卡的“超硬”Al2O3-WC-CMC，這是該領域的歷史最高水平。
當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的結構時，他們發現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合材料結構方面的薄弱之處?！焙髞硌芯咳藛T使用一種稱為密度泛函理論的數學物理領域的技術來模擬鋯原子的效應，發現正是這些處于界面層的鋯原子增強了CMC的穩定性。
在評論其潛在應用時，Matsunaga博士說：“我們開發的材料可作為超硬材料用于金屬加工設備，切割飛機和汽車上使用的硬質金屬部件?！笔聦嵣?，一些公司的工程師已經開始在商業化切割工具中投入使用這些材料。研究人士表明：“我們開發的材料可作為超硬材料用于金屬加工設備，切割飛機和汽車上使用的硬質金屬部件?！?/p>
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