复合材料是应现代科学发展,而研发出来的一种,具有强大生命力的新材料。对比其它金属基复合材料,其中铝基复合材料的发展最快且成为主流。
铝基复合材料是以金属铝及其合金为基体,以金属、非金属颗粒、晶须或纤维为增强体的非均质混合物,在航空航天、汽车等工业领域得到了广泛的应用。
由于采用粉末冶金法,可使增强体以任意比例添加到复合材料基体中,增强体也易于在宏观上形成更均匀的分布,并且这种工艺具有烧结温度低,界面反应更容易控制等特点。同时,材料的性能和稳定性明显优于其它方法制备的材料。所以,粉末冶金法现已成为,目前制备铝基复合材料最常用的工艺之一。
在使用粉末冶金法制备铝基复合材料时,由于增加了陶瓷增强体,从而导致更多的因素影响这材料的性能。主要因素包括增强体和基体的选择、增强体尺寸以及在基体中分布的均匀性。
经国外研究,采用放电等离子烧结(SPS)技术,制备了氮化硼纳米管增强铝基复合材料。BNNT在铝基体中的浓度变化为0、2和5 vol%。微柱压缩试验结果表明,Al - 5 vol% BNNT的屈服强度和抗压强度分别为88 MPa和216 MPa,比未加补强的Al提高了50%以上,BNNT通过有效承载和裂纹桥接和鞘内刀机制的传递,对Al基体起到了积极的强化作用。经测试,Al-5 vol% BNNT冷轧,单道次减薄75%,具有变形性能好的特点,同时不开裂和不崩解。
对比没有添加BNNT的烧结铝中,变形以滑移为主,表明其韧性行为。BNNT在SPS加工过程中的极端温度和压力条件下,以及冷轧过程中的大变形下都能存活。
大连义邦BNNB氮化硼纳米管具有特殊的三维微观结构
大连义邦BNNT(NanoBarbs™氮化硼纳米管,简称BNNB),BNNB外表面形成不规则六方氮化硼结晶体的结构,优化氮化硼纳米管颗粒与基体材料之间的交联,可增强复合材料的机械性能。氮化硼纳米管具有高化学稳定性的同时,还具备很好的润湿性,使其易于分散到基体材料的同时,又不会与基体材料之间发生化学反应,生产其他物质,从而不影响复合材料的成分。
大连义邦氮化硼纳米管粉末适用于球磨冶金法,对比传统纤维增强体,除了具有以上特点,同时还有良好的分散性,从而显著提高其性能。
因此,采用氮化硼纳米管粉末冶金工艺,制造铝基复合材料,可增强屈服强度和抗压强度,可改善其变形性能,很适用于变形铝合金。这种新材料对于需要结构轻量化,结构增强的航空航天和汽车工业等领域,具有极大的设计优化空间。
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