陶瓷基复合材料（CMCs）是一种可以综合多种材料优势的新型材料，常用于喷气发动机、燃气轮机和镍高温合金刀具，因此长期受到科学家青睐。在这其中，氧化铝（Al₂O₃）和碳化钨（WC）是一对很受关注的组合，前者坚硬且化学惰性，后者可用作超硬材料，但令人遗憾的是，至今还没人能过制备出性能满意的Al₂O₃-WC CMC。

最近，来自日本，由名古屋大学的科学家领导、与NGK火花塞株式会社合作进行研究的科学家团队进行了一项研究，他们在制造Al₂O₃-WC-CMC的过程中加入了少量的二氧化锆（ZrO₂），最终产生了弯曲强度大于2千兆帕斯卡的“超硬”Al₂O₃-WC-CMC。正如首席研究员Nishi博士和Matsunaga博士所说：“这是该领域的历史最高水平”。

当研究人员使用原子分辨扫描透射电子显微镜研究其超硬ZrO2增强Al₂O₃-WC-cmc的结构时，他们发现Zr原子位于Al₂O₃和WC片之间的薄层中。Nishi博士和Matsunaga博士指出，“Al₂O₃和WC之间的界面一般就是复合材料结构方面的薄弱之处。”后来研究人员使用一种称为密度泛函理论的数学物理领域的技术来模拟锆原子的效应，发现正是这些处于界面层的锆原子增强了CMC的稳定性。

在评论其潜在应用时，Matsunaga博士说：“我们开发的材料可作为超硬材料用于金属加工设备，切割飞机和汽车上使用的硬质金属部件。”事实上，他们注意到NGK火花塞有限公司的工程师已经开始在商业化切割工具中投入使用这些材料。

资料来源：名古屋大学

粉体圈Coco编译