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陶瓷粉末增强铝基复合材料的低成本制备最新成果发布
2020年01月07日 发布 分类:技术前沿 点击量:164
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2019年12月31日,SCI期刊Scientific Reports以题为Aluminum Matrix Composites Manufactured using Nitridation-Induced Self-Forming Process”发表了来自韩国研究人员陶瓷体增强铝基复合材料AMC低成本制备研究的进展。

通常情况下,铝与陶瓷增强体之间的润湿性很差。因此,amc材料技术发展几乎可以说是围绕这个问题而进行的。即使如此,由于当前商业生产的工艺复杂和成本高企,因此也使amc的市场很小。

 

NISFAC工艺原理图及产品展示

a,铝和增强粉体混合b,氮气气氛加热c,加热后自生铝基复合材料d,尺寸易于调节e,产品展示f、g,优异的成形性)

研究人员将这种利用氮气诱导自生铝基复合材料的方法称为“NISFAC”,认为其可以简化当前商业生产技术中的步骤。即将铝粉及陶瓷增强粉体(如碳化硅粉)混合,然后再氮气气氛下加热制备AMCs。在氮气气氛下加热时,铝和增强体的表面改性都是由氮化引起的。当覆盖Al粉末表面的氧化物层转变为氮化物时,局部区域的温度迅速升高,导致Al粉末的部分熔融。熔融铝渗入铝粉与增强体之间的空隙,使铝粉无外力固结。可以制备具有各种类型、尺寸、体积分数和增强形态的AMCs。此外,由于氮化的放热特性,可以将制造温度降低到铝的熔点以下(或合金的固相线温度),从而防止生成不需要的反应物。

 

Al/SiC混合粉末在630℃氮气中加热的扫描电镜图像

a20min,(b30min,(C35min,(de40min,(f60min

其优势包括:利用铝氮化的放热降低生产温度至铝熔点以下;此外,Al的表面改性和强化在氮化过程中自发形成,解决了陶瓷增强粉体的润湿性难题,并开辟了采用不同增强体(包括SiC、Al2O3、B4C、TiC、TiB2和碳纤维等)的可能。

论文地址:

https://www.nature.com/articles/s41598-019-56802-3

编译 YUXI


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