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氮化硼納米管用于粉末冶金制造的鋁基復(fù)合材料,可顯著增強(qiáng)鋁合金強(qiáng)度并改善變形性能

發(fā)布日期:2022-09-05 作者:大連義邦科技 瀏覽數(shù):2598
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復(fù)合材料是應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展,而研發(fā)出來的一種,具有強(qiáng)大生命力的新材料。對(duì)比其它金屬基復(fù)合材料,其中鋁基復(fù)合材料的發(fā)展最快且成為主流。


鋁基復(fù)合材料是以金屬鋁及其合金為基體,以金屬、非金屬顆粒、晶須或纖維為增強(qiáng)體的非均質(zhì)混合物,在航空航天、汽車等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。


由于采用粉末冶金法,可使增強(qiáng)體以任意比例添加到復(fù)合材料基體中,增強(qiáng)體也易于在宏觀上形成更均勻的分布,并且這種工藝具有燒結(jié)溫度低,界面反應(yīng)更容易控制等特點(diǎn)。同時(shí),材料的性能和穩(wěn)定性明顯優(yōu)于其它方法制備的材料。所以,粉末冶金法現(xiàn)已成為,目前制備鋁基復(fù)合材料最常用的工藝之一。

 

在使用粉末冶金法制備鋁基復(fù)合材料時(shí),由于增加了陶瓷增強(qiáng)體,從而導(dǎo)致更多的因素影響這材料的性能。主要因素包括增強(qiáng)體和基體的選擇、增強(qiáng)體尺寸以及在基體中分布的均勻性。

 

經(jīng)國外研究,采用放電等離子燒結(jié)(SPS)技術(shù),制備了氮化硼納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。BNNT在鋁基體中的濃度變化為0、2和5 vol%。微柱壓縮試驗(yàn)結(jié)果表明,Al - 5 vol% BNNT的屈服強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別為88 MPa和216 MPa,比未加補(bǔ)強(qiáng)的Al提高了50%以上,BNNT通過有效承載和裂紋橋接和鞘內(nèi)刀機(jī)制的傳遞,對(duì)Al基體起到了積極的強(qiáng)化作用。經(jīng)測(cè)試,Al-5 vol% BNNT冷軋,單道次減薄75%,具有變形性能好的特點(diǎn),同時(shí)不開裂和不崩解。

 

對(duì)比沒有添加BNNT的燒結(jié)鋁中,變形以滑移為主,表明其韌性行為。BNNT在SPS加工過程中的極端溫度和壓力條件下,以及冷軋過程中的大變形下都能存活。


大連義邦BNNB氮化硼納米管具有特殊的三維微觀結(jié)構(gòu)

 

大連義邦BNNT(NanoBarbs?氮化硼納米管,簡稱BNNB),BNNB外表面形成不規(guī)則六方氮化硼結(jié)晶體的結(jié)構(gòu),優(yōu)化氮化硼納米管顆粒與基體材料之間的交聯(lián),可增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)械性能。氮化硼納米管具有高化學(xué)穩(wěn)定性的同時(shí),還具備很好的潤濕性,使其易于分散到基體材料的同時(shí),又不會(huì)與基體材料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生產(chǎn)其他物質(zhì),從而不影響復(fù)合材料的成分。

 

大連義邦氮化硼納米管粉末適用于球磨冶金法,對(duì)比傳統(tǒng)纖維增強(qiáng)體,除了具有以上特點(diǎn),同時(shí)還有良好的分散性,從而顯著提高其性能。

 

因此,采用氮化硼納米管粉末冶金工藝,制造鋁基復(fù)合材料,可增強(qiáng)屈服強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度,可改善其變形性能,很適用于變形鋁合金。這種新材料對(duì)于需要結(jié)構(gòu)輕量化,結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的航空航天和汽車工業(yè)等領(lǐng)域,具有極大的設(shè)計(jì)優(yōu)化空間。

 

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