2021年1月29日
陶瓷基质复合材料（CMC）是用于喷气发动机，燃气轮机和镍超合金的切割工具中的强大材料。亚博网站下载氧化铝（AL2O3）是坚硬且化学惰性的，碳化钨（WC）被用作超胸材料，但是过去创建AL2O3-WC CMC的努力产生了不令人满意的结果。
最近，日本科学家的一项研究发表在科学报告，表明添加锆原子会改善AL2O3-WC CMC。
鉴于AL2O3-WC CMC作为超级材料的潜在效用，世界各地的研究人员已经测试了几种配方，以识别一种具有较高弯曲强度亚博网站下载的制剂，这是对物理压力的量度，在材料变得永久弯曲或弯曲或破碎的。
以前，没有一组已经开发出一个大于1吉帕斯卡的AL2O3-WC CMC，这意味着那些较早的AL2O3-WC CMC无法表现出现有的CMC材料的表现。亚博网站下载
为了实现更大的弯曲力量，日本的上述科学家团队进行了一项研究，该研究是由名古屋大学的科学家领导的，与NGK Spark Plug Co.，Ltd.合作，科学家在他们的研究中进行了实验。在创建AL2O3-WC CMC期间，添加少量的二氧化锆（ZRO2）。这种添加产生了“超级” AL2O3-WC CMC，其弯曲强度大于2 gigapascals。正如首席调查人员Tomohiro Nishi博士和Katsuyuki Matsunaga博士所说：“这在该领域是历史最高的。”
值得注意的是，研究人员通过相对适度的ZRO2实现了这些相当大的弯曲强度提高。
该添加剂不到成品AL2O3-WC CMC的质量的5％，该质量小于通常以添加剂增强的CMC中存在的添加剂量。当研究人员使用一种称为原子分辨率扫描透射电子显微镜的方法研究其超智ZRO2增强AL2O3-WC CMC的结构时，他们发现ZR原子位于Al2O3和WC之间的薄层中。关于Al2O3和WC纸之间的接口，Nishi博士和Matsunaga State博士，“对于机械性能，这种接口通常是弱点。”
因此，板之间的界面是ZR原子发挥效果以增强AL2O3-WC CMC的合理位置。实际上，当研究人员使用来自数学物理学的技术密度功能理论的技术对ZR原子的效果进行建模时，他们的结果表明ZR原子的界面层将增强其CMC的稳定性。
调查人员预计他们的新型CMC是光明的未来。Matsunaga博士指出，评论其潜在申请，“我们开发亚博网站下载的材料可以用作金属加工设备中的超胸材料，以切割用于飞机和汽车的硬金属组件。”实际上，他们指出，NGK Spark Plug Co.，Ltd。的工程师已经将这些材料作为切割工具的组成部分进行了商业化。亚博网站下载
这些增强的AL2O3-WC CMC的创建是可以在材料中增加相对较小的物理特性改善的一个例子。
纸，“通过稀释掺杂剂的界面隔离，具有极大改善的机械强度的高级超级亚博网站下载复合材料，”发表在期刊上科学报告2020年12月3日，DOI：10.1038/S41598-020-78064-0。
来源：http://en.nagoya-u.ac.jp/