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日本开发出强度提高2倍的陶瓷复合材料,有望应用于下一代切削工具
2021年01月18日 发布 分类:技术前沿 点击量:303
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一般应用做为耐热合金加工用切削工具的陶瓷复合材料大多采用针状碳化硅晶须与氧化铝的复合体,但碳化硅须晶为高价物质,且针状粒子有危害人体健康的疑虑,因此使用上有一定的风险

近期,名古屋大学发表与日本特殊陶业公司共同开发了一项强度是过去2倍以上陶瓷复合材料。这种陶瓷复合材料是以超硬质材料的碳化钨取代碳化硅须晶,并透过添加微量的二氧化锆(ZrO2),大幅改善了强度。既有陶瓷复合材料的机械强度约为1 GPa,新材料则提高至2 GPa以上。

二氧化锆

Al2O3WC材料界面

研究团队利用扫描传输电子显微镜(STEM)X射线能量散布分析仪(EDS)以及第一原理计算,对新陶瓷复合材料强度提升的机制进行了调查,发现在氧化铝与碳化钨的异种材料界面,于原子1层分的领域形成了锆的偏析层,且确认在异种材料界面的偏析状态与提高材料强度之间的关系。

目前已应用新开发的材料制作切削工具BIDEMICS,并已展开销售,与既有切削工具相比,在耐热合金的切削加工上具有2倍的高效能。此外,除了陶瓷复合材料之外,新技术亦可望应用于涂布材料、积层、薄膜等具有异质界面材料系统的改良。

来源:材料世界网


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