陶瓷粉末增强铝基复合材料的低成本制备最新成果发布
2020-12-21 10:15:07
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
（a）20 min，（b）30 min，（C）35 min，（d，e）40 min，（f）60 min
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