Keramiska matriskompositer (CMC) är en ny typ av material som kan integrera fördelarna med flera material. De används ofta i jetmotorer, gasturbiner och nickel -superlegeringsverktyg, så de har länge gynnats av forskare. Bland dem är aluminiumoxid (Al2O3) och volframkarbid (WC) ett par mycket intressanta kombinationer. Den förra är hård och kemiskt inert, och den senare kan användas som superhårda material. Tyvärr har ingen ännu Al2O3-WCCMC med tillfredsställande prestanda kan förberedas.
Nyligen genomförde ett team av forskare från Japan under ledning av forskare från Nagoya University och i samarbete med NGK Spark Plug Co., Ltd. De tillsatte en liten mängd zirkoniumdioxid (ZrO2) vid tillverkningen av Al2O3-WC-CMC. , Och slutligen producerat" superhårt" Al2O3-WC-CMC med en böjhållfasthet större än 2 gigapascal. Som ledande forskare säger Dr Nishi och Dr Matsunaga:" Detta är den högsta nivån i historien inom detta område."
När forskarna använde atomupplöst skanningsöverföringselektronmikroskopi för att studera strukturen på dess superhårda ZrO2-förbättrade Al2O3-WC-cmc, fann de att Zr-atomerna ligger i det tunna skiktet mellan Al2O3 och WC-arket. Dr Nishi och Dr Matsunaga påpekade att "gränssnittet mellan Al2O3 och WC i allmänhet är en svag punkt i strukturen av kompositmaterial." Senare använde forskare en teknik inom matematisk fysik som kallas densitetsfunktionell teori för att simulera zirkoniumatomen. Det har visat sig att dessa zirkoniumatomer i gränssnittsskiktet förbättrar stabiliteten hos CMC.
Dr Matsunaga kommenterade sina potentiella tillämpningar och sa: "Materialet vi har utvecklat kan användas som ett superhårt material för metallbearbetningsutrustning, skärning av hårdmetaldelar som används i flygplan och bilar." Faktum är att de märkte NGK tändstift Co., Ltd. Av ingenjörer har börjat använda dessa material i kommersiella skärverktyg.
