金属基纳米复合材料

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nd钢 执行标准

nd钢 执行标准

nd钢执行标准
ND钢,也称为碳化铝增强铁基复合材料,是一种具有优异综合性能的高强度、高硬度、高耐磨性的材料。

它主要由铁基合金和碳化铝颗粒组成。

ND钢的执行标准主要有以下几个:
1. GB/T 24788-2018 金属基纳米复合材料碳化硅增强未焊接粘结板材
这个标准规定了金属基碳化硅纳米复合材料的要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输和贮存等。

2. SH/T 3149-1998 摩擦防护材料的制备
这个标准规定了摩擦防护材料在制备过程中的要求,包括原料选择、材料比例、热处理过程等。

3. JB/T 1247-2014 硅碳纳米复合材料中碳化硅颗粒分散状态的测量方法
这个标准规定了硅碳纳米复合材料中碳化硅颗粒分散状态的测量方法,用于评估材料的质量。

4. JB/T 10565-2006 链条输送机链板
这个标准规定了链条输送机用链板的材料要求、尺寸和技术要求等。

以上是一些与ND钢相关的执行标准,用于指导ND钢的生产
和应用。

具体的执行标准可根据实际情况和需求进行选择和应用。

金属基纳米复合材料

金属基纳米复合材料

金属基纳米复合材料摘要:综述了复合材料的重要作用和金属基纳米复合材料作为复合材料材料中的一种,它的力学和磁学性能,分析了金属基纳米复合材料的微观结构,介绍了国内外相关研究现状及应用的最新进展。

主要指出了金属基纳米复合材料的制备方法,在此基础上提出了研究中存在的几个重要问题,展望了金属基纳米复合材料的未来发展趋势。

关键字:复合材料;金属基纳米复合材料;微观结构;性能;应用。

1. 引言现代高科技的发展更紧密地依赖于新材料的发展,同时也对材料提出了更高、更苛刻的要求,高温、高压、高强度、低密度、耐磨、柔韧性……。

当前作为单一的金属、陶瓷、聚合物等材料各自固有的局限性而不能满足现代科学技术发展的需要。

复合材料特别是先进复合材料就是为了满足以上高技术发展的需求而开发的高性能的先进材料〔1〕。

复合材料是应现代科学技术而发展出来的具有极大生命力的材料。

复合材料是两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。

而金属基纳米复合材料是复合材料中的一种。

纳米材料是由纳米量级的纳米粒子组成的固体材料。

纳米微粒有基本效应:小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应〔2〕。

因此,纳米材料表现出一些特殊性能,如高热膨胀系数、高比热容、低熔点、奇特的磁性、极强的吸波性能等。

纳米微粒尺寸很小,纳米粒子的表面原子数与其总原子数之比随粒径尺寸的减小而急剧增大,所以纳米材料有高密度缺陷、高的过剩能、大的比表面积和界面过剩体积。

纳米材料也因此具有许多特殊的性能,如高的弹性模量、较强的韧性、高强度、超强的耐磨性、自润滑和超塑性等。

金属基纳米复合材料是以金属及合金为基体,与一种或几种金属或非金属纳米级增强相相结合的复合材料。

金属基纳米复合材料具有力学性能好、剪切强度高、工作温度较高、耐磨损、导电导热好、不吸湿、不吸气、尺寸稳定、不老化等优点,故以其优异的性能应用于自动化、航天、航空等高技术领域。

各种复合新工艺,如压铸、半固态复合铸造,喷射沉和直接氧化法、反应生成法等的应用,促进了纳米颗粒、纳米晶片、纳米晶须增强金属基复合材料的快速发展,使成本不断降低,从而使金属基纳米复合材料的应用由自动化、航空、航天工业扩展到汽车工业。

纳米CeO2/Zn金属基复合材料的制备

纳米CeO2/Zn金属基复合材料的制备
工件。
匀性很大程度上取决于两种粉末粒度 的差别 , 纳米
C O 粉末与纯锌纯铝粉末的粒径相差很大 , e 这就决 定了粉末混合物的均匀性较差 ; 而且纳米 C O e 颗 粒又呈团聚状态 , 以很难 实现纳米 C O 颗粒在 所 e
真 空 热 压 炉 的技 术规 格 : 定 功 率 5 W 、0 额 0 k 3
结构简介 : 图 1 炉体是立式 炉体 , 内层为 见 , 其
维普资讯
第 4期
王 乾 纳 米 C O / n金属基 复合材料 的制备 e Z
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热压设备 : 本试验采用的设备是真空热压炉 , 是 用石墨作发热体的立式真空 电阻炉 , 外有框架式双 立柱框架 , 下面有液压油缸升降为压力源, 可供金属 难熔化合物 , 陶瓷等在真空或保 护气氛 中加热压制

《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》

《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》

《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究摘要:随着科技的不断发展,纳米材料的研究已成为当今科学界关注的焦点。

本篇论文致力于探索一种新型的贵金属/MXene纳米复合材料,通过对材料的合成、表征以及性能的深入研究,揭示了其在诸多领域潜在的应用价值。

一、引言贵金属因其独特的物理和化学性质,在众多领域中都有着广泛的应用。

而MXene作为一种新兴的二维材料,因其优异的电学、热学和力学性能,也受到了科研人员的广泛关注。

将贵金属与MXene结合,形成纳米复合材料,有望进一步提升材料的综合性能。

二、贵金属/MXene纳米复合材料的研制1. 材料选择与制备方法本部分详细描述了贵金属/MXene纳米复合材料的制备过程。

包括原料的选择、制备工艺的确定以及实验条件的控制等。

通过化学气相沉积法、溶胶凝胶法等手段,成功制备出具有优异性能的贵金属/MXene纳米复合材料。

2. 材料表征通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段,对制备出的贵金属/MXene纳米复合材料进行表征。

从微观结构上分析材料的组成、形貌以及尺寸分布等。

三、性能研究1. 电学性能贵金属/MXene纳米复合材料具有优异的电导率和电化学性能。

通过电导率测试、循环伏安法等手段,研究材料的电学性能,并探讨其在实际应用中的潜力。

2. 磁学性能对贵金属/MXene纳米复合材料的磁学性能进行研究。

通过磁化曲线、磁滞回线等手段,分析材料的磁学特性,为进一步应用提供理论依据。

3. 催化性能研究贵金属/MXene纳米复合材料在催化领域的应用。

通过催化实验,探讨材料在化学反应中的催化活性、选择性以及稳定性等。

四、应用领域探讨结合贵金属/MXene纳米复合材料的优异性能,探讨其在能源、环保、生物医学等领域的应用潜力。

如作为锂离子电池的电极材料、催化剂、生物传感器等。

五、结论本论文成功研制出贵金属/MXene纳米复合材料,并通过一系列实验手段对其性能进行了深入研究。

《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》

《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》

《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究一、引言近年来,贵金属/MXene纳米复合材料由于其优异的电、磁、光等性能,在能源储存、催化、生物医疗等领域具有广泛的应用前景。

本文旨在研制贵金属/MXene纳米复合材料,并对其性能进行深入研究。

二、贵金属/MXene纳米复合材料的研制1. 材料选择与制备贵金属(如金、银、铂等)具有优异的导电性、催化性能和生物相容性,而MXene作为一种新型二维材料,具有高导电性、高强度和高化学稳定性等特点。

因此,选择贵金属和MXene作为复合材料的组成成分。

制备过程中,首先合成MXene纳米片,然后通过化学还原法或光还原法将贵金属纳米粒子负载在MXene纳米片上,形成贵金属/MXene纳米复合材料。

2. 制备工艺优化为提高贵金属/MXene纳米复合材料的性能,对制备工艺进行优化。

通过调整贵金属前驱体的浓度、反应温度、反应时间等参数,以及采用表面活性剂、还原剂等辅助手段,实现对贵金属纳米粒子的尺寸、形貌和分布的控制。

三、性能研究1. 电学性能贵金属/MXene纳米复合材料具有优异的电学性能。

通过测量复合材料的电导率、电阻率等参数,发现其电学性能随贵金属含量的增加而提高。

此外,MXene的高导电性和二维结构有利于提高电子传输速度和减少电子传输过程中的能量损失。

2. 催化性能贵金属/MXene纳米复合材料在催化领域具有广泛应用。

通过测试复合材料对某些有机反应的催化活性,发现其催化性能优于单一贵金属或MXene。

这主要是由于贵金属和MXene之间的协同作用,以及纳米级粒子提供的大量活性位点。

3. 稳定性与生物相容性MXene的高化学稳定性和生物相容性使得贵金属/MXene纳米复合材料在生物医疗领域具有潜在应用价值。

通过测试复合材料在生理环境中的稳定性以及与生物体的相互作用,发现其具有良好的生物相容性和较低的生物毒性。

四、结论本文成功研制了贵金属/MXene纳米复合材料,并对其性能进行了深入研究。

碳纳米管增强金属基复合材料的力学性能研究

碳纳米管增强金属基复合材料的力学性能研究

碳纳米管增强金属基复合材料的力学性能研究近年来,碳纳米管(Carbon Nanotubes, CNTs)作为一种新型纳米材料,引发了广泛的研究兴趣。

由于其优异的力学性能和独特的结构,碳纳米管成为改善传统材料性能的理想增强剂。

本文旨在探讨碳纳米管增强金属基复合材料在力学性能方面的研究现状和发展趋势。

首先,碳纳米管作为增强剂,可以显著改善金属基材料的强度和硬度。

研究证实,当碳纳米管掺杂在金属基复合材料中时,由于其高强度和刚度,可以有效抵抗金属晶粒的滑移和扩散,从而提高材料的抗拉强度和屈服强度。

同时,碳纳米管还能增加复合材料的硬度,因为其针状结构可阻碍位错的运动,从而使材料更难发生塑性变形。

其次,碳纳米管对金属基复合材料的韧性和断裂韧度也有显著的影响。

相比于纯金属材料,碳纳米管可以增加复合材料的断裂韧度。

这是因为碳纳米管具有高强度和高韧性的特点,能够吸收和分散外载荷,在复合材料中形成桥梁效应,提高其韧性。

此外,由于碳纳米管材料表面的高能位缺陷,能够吸附并扩散裂纹的尖端,进一步抑制裂纹的扩展速率,从而提高复合材料的断裂韧度。

不仅如此,碳纳米管还可以提高金属基复合材料的疲劳寿命和耐蚀性。

由于其高强度、高模量和良好的润湿性,碳纳米管可以抵抗金属表面的应力腐蚀和疲劳裂纹扩展,延长金属基复合材料的使用寿命。

同时,碳纳米管还能够吸附和吸收金属表面的有害离子和分子,提高复合材料的耐腐蚀性能。

然而,在实际应用中,碳纳米管增强金属基复合材料还面临一些挑战。

首先,碳纳米管的分散性是影响复合材料力学性能的重要因素。

碳纳米管的高表面能使其易于团聚,在复合材料中形成团簇,导致性能不稳定。

因此,如何实现碳纳米管在金属基复合材料中的均匀分散是当前亟待解决的课题。

此外,碳纳米管与金属基材料之间的界面相互作用也是影响复合材料性能的关键因素之一。

界面的相容性和结合强度直接影响复合材料的力学性能。

寻找合适的界面改性方法和结构设计,以增加碳纳米管与金属基材料之间的结合力,实现优化的界面效果,是进一步提高复合材料性能的重要课题。

《铈-铜基纳米复合催化材料的可控构筑与催化性能研究》范文

《铈-铜基纳米复合催化材料的可控构筑与催化性能研究》篇一铈-铜基纳米复合催化材料的可控构筑与催化性能研究一、引言随着纳米科技的飞速发展,纳米复合催化材料因其独特的物理化学性质和优异的催化性能,在能源、环境、化工等领域展现出巨大的应用潜力。

其中,铈/铜基纳米复合催化材料以其优良的稳定性、高的催化活性以及可调的物理化学性质受到广泛关注。

本文将探讨铈/铜基纳米复合催化材料的可控构筑方法及其催化性能的研究。

二、铈/铜基纳米复合催化材料的可控构筑(一)材料设计铈/铜基纳米复合催化材料的设计主要基于铈和铜的协同效应以及纳米材料的特殊性质。

通过调整铈和铜的比例,可以优化材料的电子结构和表面性质,从而提高其催化性能。

此外,通过引入其他元素或采用不同的合成方法,可以进一步丰富材料的种类和性质。

(二)合成方法本研究所采用的合成方法主要包括溶胶-凝胶法、化学还原法、模板法等。

通过调整反应条件,如温度、pH值、反应物的浓度等,可以实现对纳米复合材料的尺寸、形貌和结构的控制。

此外,采用不同的合成方法可以制备出具有不同性质的铈/铜基纳米复合催化材料。

(三)表征方法本研究所采用的表征方法主要包括X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)等。

通过这些表征手段,可以分析材料的晶体结构、形貌、元素组成以及分布等,为后续的催化性能研究提供基础。

三、铈/铜基纳米复合催化材料的催化性能研究(一)反应类型及条件本研究所选定的催化反应包括氧化反应、还原反应、水气变换反应等。

通过调整反应温度、压力、反应物的浓度等条件,研究铈/铜基纳米复合催化材料的催化性能。

(二)催化性能评价通过对比不同条件下催化剂的活性、选择性以及稳定性等指标,评价铈/铜基纳米复合催化材料的催化性能。

此外,还采用循环实验等方法,研究催化剂的重复使用性能和耐久性。

(三)机理研究通过原位光谱、电化学等方法,研究铈/铜基纳米复合催化材料的反应机理。

冶金工程中的新型材料应用研究

冶金工程中的新型材料应用研究近年来,随着各种新材料的不断涌现,其在冶金工程领域的应用也在不断地加强和深化。

在这篇文章中,我们将会对冶金工程中的新型材料应用进行一些研究和分析。

一、高强度钢材高强度钢材是一种具有较高强度和耐疲劳性的钢,其普遍应用于桥梁、建筑、汽车和航空等领域。

在冶金工程中,高强度钢材的应用效果也同样显著。

其引入不仅可以减小钢材的用量,还能够降低生产成本。

此外,高强度钢材的使用寿命更长,可以提高工程的运行稳定性和安全性。

二、新型合金材料随着科技的不断发展,一大批新型合金材料已经进入到了冶金工程领域。

这些新型合金材料具有高性能、高可靠性、高耐蚀性、高可加工性等等重要特性,广泛应用于化工、制冷、建筑、太阳能等领域。

在冶金工程中,将新型合金材料应用于钢铁的熔炼和铸造中,可以大大提升钢铁的功能性和稳定性,使得冶炼的效率和工艺逐步得到优化和提高。

三、金属基纳米复合材料金属基纳米复合材料是由基体金属和纳米颗粒组成的一种结合材料。

该材料具有高硬度、高韧性、低密度等性能,并且对于高温和腐蚀有较好的抗性。

这种材料广泛应用于化学、石油、军事等领域,不仅可以延长产品的使用寿命,而且还可以提高产品的质量和效率。

在冶金工程中,金属基纳米复合材料应用的一个重要方面是在钢铁生产中。

通过添加少量的纳米颗粒,可以使钢铁的硬度和耐腐蚀性大大提升,提高钢铁产品的性能和整体质量,从而增加钢铁产品的竞争力。

四、多元合金材料多元合金材料是由多种元素组成的合金材料。

该材料的性能高、抗腐蚀性好、抗氧化性强,在高温和低温环境下都有较好的稳定性。

多元合金材料在航空、汽车、高速列车等领域得到了广泛的应用。

在冶金工程中,多元合金材料特别适合用于高温熔炼和钢铁生产中,并且可以提高钢铁的硬度和韧性,提高产品的质量和效率。

综上所述,新型材料在冶金工程中能够发挥重要作用,为钢铁生产和工程建设提供了强有力的支持。

未来,随着新型材料技术的不断进步,新型材料的应用范围和效果也将不断拓展和优化,将进一步促进冶金工程的发展和进步。

铝基复合材料

内容摘要本次原位铝基纳米复合材料课程设计主要包括四个任务,即原位铝基纳米复合材料在国内外的应用和研究现状,原位铝基纳米复合材料的制备技术,原位铝基纳米复合材料的性能(其中包括力学性能,磨损性能,热学性能,和蠕变性能)以及原位铝基纳米复合材料制备及应用中存在的关键技术问题。

目录一.原位铝基纳米复合材料的国内外应用及研究现状 (3)1.1 原位铝基复合材料的定义 (3)1.2 原位铝基纳米复合材料在国内外的应用 (3)1.3 原位铝基纳米复合材料的研究现状 (4)二.原位铝基纳米复合材料制备技术 (5)2.1气-液反应制备工艺 (5)2-2 固-液反应制备工艺 (7)2-3固-固反应制备工艺 (7)三. 原位铝基纳米复合材料的性能 (8)3.1 力学性能 (8)3.2 磨损性能 (9)3.3 热学性能 (12)3.4 蠕变性能 (16)四.原位铝基复合材料制备及应用中存在的关键技术问题 (17)参考文献 (17)一.原位铝基纳米复合材料的国内外应用及研究现状1.1 原位铝基复合材料的定义复合材料(composite materials)是由两种或两种以上的材料通过先进的材料制备技术组合而成的性能优异的新材料。

一般来说,复合材料由基体和增强材料组成。

它既能保留原组成材料的主要特色,并通过复合效应获得原组分所不具备的性能。

[1]金属基复合材料(MMCs)是以金属或合金为基体,以金属或非金属线、丝、纤维、晶须或陶瓷颗粒组合为增强相的非均质混合物。

在金属基复合材料中,铝基复合材料具有更高的比强度、比模量和低的热膨胀系数,尤其是弥散增强的铝基复合材料,不仅具有各向同性特征,而且具有可加工和价值低廉的优点。

在金属基复合材料制备过程中,往往会遇到增强材料与金属基体之间的相容性问题。

如果增强体能从金属基体中直接原位生成,则相容性问题可以得到很好的解决。

因为原位生成的增强体与金属基体界面结合良好,生成相的热力学稳定性好,不存在基体与增强体之间的润湿和界面反应等问题。

纳米复合材料

纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相,以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性为分散相,通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中,形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系,这一体于其优良的综合性能,特别是其性能的可设计性被广泛应用于航空航天、国防、交通、体育等领域,纳米复合材料则是其中最具吸引力的部分,近年来发展很快,世界发达国家新材料发展的战略都把纳米复合材料的发展放到重要的位置。该研究方向主要包括纳米聚合物基复合材料、纳米碳管功能复合材料、纳米钨铜复合材料。蒙脱土系蒙皂石粘土(包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙粘土)经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成,平均晶片厚度小于25nm,是最有商业用途的无机高分子类增稠剂改性沥青分类
改性沥青其机理有两种,一是改变沥青化学组成,二是使改性剂均匀分布于沥青中形成一定的空间网络结构。
:沥青 英文名称:bitumen;asphalt 定义:由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物,呈液态、半固态或固态,是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。
橡胶及热塑性弹性体改性沥青 包括:天然橡胶改性沥青、SBS改性沥青(使用最为广泛)、丁苯橡胶改性沥青、氯丁橡胶改性沥青、顺丁橡胶改性沥青、丁基橡胶改性沥青、废橡胶和再生橡胶改性沥青、其他橡胶类改性沥青(如乙丙橡胶、丁腈橡胶等)。
塑料与合成树脂类改性沥青 包括:聚乙烯改性沥青、乙烯-乙酸乙烯聚合物改性沥青、聚苯乙烯改性沥青、香豆桐树脂改性沥青、环氧树脂改性沥青、α-烯烃类无规聚合物改性沥青。
共混型高分子聚合物改性沥青 用两种或两种以上聚合物同时加入到沥青中对沥青进行改性。这里所说的两种以上的聚合物可以是两种单独的高分子聚合物,也可以是事先经过共混形成高分子互穿网络的所谓高分子合金改性沥青 Modified bitumen(英),Modified asphalt cement(美)是掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂),或采取对沥青轻度氧化加工等措施,使沥青或沥青混合料的性能得以改善制成的沥青结合料。
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金属基纳米复合材料摘要:本论文主要介绍了纳米复合材料的设计(包括结构设计和功能设计),讨论了金属基复合材料的制备方法以及对所制备的金属基纳米复合材料的性能进行了分析,最后对金属基纳米复合材料的发展进行了展望。

关键词:纳米复合材料简介金属基复合材料特性金属基复合材料制备方法碳纳米管金属基纳米复合材料展望引言:金属基纳米复合材料是以金属及合金为基体,与一种或几种金属或非金属纳米级增强相相结合的复合材料。

金属基纳米复合材料具有力学性能好、剪切强度高、工作温度较高、耐磨损、导电导热好、耐湿性好、不吸气、尺寸稳定、不老化等优点,故以其优异的性能应用于自动化、航天、航空等高技术领域。

各种复合新工艺,如压铸、半固态复合铸造,喷射沉积和直接氧化法、反应生成法等的应用,促进了纳米颗粒、纳米晶片、纳米晶须增强金属基复合材料的快速发展,使成本不断降低,从而使金属基纳米复合材料的应用由自动化、航空、航天工业扩展到汽车工业,而使其应用越来越广泛,进入到生产生活的各个方面。

纳米复合材料简介纳米材料是由纳米量级(1—100nm)的纳米粒子组成的固体材料。

纳米微粒有4个基本效应:小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。

因此,纳米材料表现出一些特殊性能,如高热膨胀系数、高比热容、低熔点、奇特的磁性、极强的吸波性能等。

纳米微粒尺寸很小,纳米粒子的表面原子数与其总原子数的比值随着粒径尺寸的减小而急剧增大,所以纳米材料有高密度缺陷、高的过剩能、大的比表面积和界面过剩体积。

纳米材料也因此具有许多特殊的性能,如高的弹性模量、较强的韧性、高强度、超强的耐磨性、自润滑性和超塑性等。

由于纳米材料的特异性能,纳米材料有着广泛的应用。

根据纳米复合材料的功能特性和使用时的侧重点,可将其粗略地分为结构纳米复合材料和功能纳米复合材料两大类。

前者主要用在产品或工程的结构部件上,着重在材料的结构强度、刚性、韧性、耐热性能等机械、物理、力学性质和耐化学腐蚀与耐恶劣环境能力上的赋予;后者侧重在利用材料的特殊光、电、声、热、磁敏感应、信息贮存与传输、能量贮存与释放等性能及效应来实现某种功能。

根据纳米复合材料的复合途径可分为:纳米相—纳米相复合材料,纳米相—常规块体复合材料及复合纳米薄膜。

根据复合材料组分的性质可分为无机—无机纳米、有机—有机纳米以及无机—有机纳米复合材料。

金属基纳米复合材料的特性金属基纳米复合材料的力学性能主要具有如下的特点:高强度和高韧性,高比强度和高比模量,抗蠕变和抗疲劳性好,高温性能好,断裂安全性高等。

1.微观结构研究人员用超声波气态原子化法和热挤压锻造制备纳米复合材料,研究其微观结构演化、热稳定性和ɑ-Al纳米相生长动力学,发现:原子化粉末的微观结构受基体中溶质过饱和度、隐含微应力、溶质大小、分布状态和沉积纳米相的体(Ni,Fe)纳米相积分数等因素影响;在热的结晶过程中,ɑ-Al相的沉积和Al3的生长优于Al11Ce3纳米相的生长;在250-300℃时,ɑ-Al的晶粒生长需具有1.3eV的活化能;材料金属丝强度高达1.6GPa。

2.强度、塑性和断裂韧性郭永春等用TiO2颗粒与铝合金液原位反应制备了复合材料,发现:TiO2与LY12铝合金液反应后生成约40nm的Al3Ti颗粒,弥散分布在LY12基体合金中,Al3Ti/LY12界面良好结合,使复合材料的强度、塑性、冲击韧度均比LY12铝合金有显著地提高。

李高宏等用气-液原位反应合成法制备了ALN/Al-7Si纳米复合材料,其增强相ALN颗粒尺寸约80nm呈颗粒均匀分布于ɑ-Al基体晶粒内,Al-7Si中的共晶硅主要以棒状形态分布于ɑ-Al基体的晶界上。

由于面内生长所形成的细小增强体能阻碍位错滑移,使材料的强度提高,伸长率降低。

ALN的异质晶核作用细化了Al-7S的初生ɑ-Al和共晶硅,使材料在断裂前可承受较大的变形。

3.耐磨性研究者提出添加TiC硬质颗粒增强相可大大增加TiNi合金的耐磨性,这种高的耐磨性可能主要受益于合金的拟塑性,而添加纳米TiNi粉末增强TiC/TiNi 基体,发现纳米TiN/TiC/TiNi复合材料的耐磨损性优于TiC/TiNi复合材料和硬质颗粒覆盖表面的WC/NiCrBSi材料。

此外研究人员用碳纳米管作为增强相制备了镍基复合镀层,碳纳米管均匀地嵌镶于基体中,且端头露出,覆盖于基体表面,镍基复合镀层具有优良的耐磨性和自润滑性,可以显著改善金属表面的耐磨和减摩性能4.矫顽力金属基纳米复合材料的制备是在高温下完成的,活性的金属基体与纳米增强相之间的界面会不稳定,金属基体在冷却,凝固,热处理过程中还会发生元素偏聚、扩散、固溶、相变等,使金属基复合材料界面区的结构十分复杂。

界面区的组成、结构明显不同于基体和增强体的,并受金属基体成分,增强体类型,复合工艺参数等各种因素的影响。

5.巨磁电阻效应20世纪20年代,人们在Fe/Cu,Fe/Ag,Fe/Al,Fe/Au,Co/Cu,Co/Ag等纳米结构的多层膜中观察到了显著的巨磁阻效应。

1992年美国率先报道Co/Ag,Co/Cu颗粒膜中存在巨磁电阻效应,其效应在液氮温度下可达55%,室温可达20%,但颗粒膜的饱和磁场较高,而隧道结的饱和场远低于多层膜、颗粒膜以及钙钛矿化合物。

在通常由铁磁薄膜、非磁性绝缘膜所构成的三明治结构,如Fe/Al2O3/Fe中,Al2O3绝缘层厚度小于10nm。

6.超顺磁性Nakayama等用共蒸发和惰性气体凝聚、原位氧化、原位压实技术合成了由铁的氧化物和银组成的磁性纳米复合材料,调节氦气压为为133.322Pa可得到10nm的复合颗粒。

TEM和EDX发现几个纳米尺寸的铁纳米团簇被银晶粒包围,实验发现作为单畴的单个晶粒表现出超顺磁性。

制备方法介绍1.机械合金化(MA)法制备金属基纳米材料的MA法:将按合金粉末金属元素配比配制的试料放入立滚、行星或转子高能球磨机中进行高能球磨,制得纳米晶的预合金混合粉末,为防止粉末氧化,球磨过程中采用惰性气体保护;球磨制得的纳米混合粉体经烧结致密化形成金属基纳米复合材料。

在球磨过程中,大量的碰撞现象发生在球粉末与磨球之间,被捕获的粉末在碰撞作用下发生严重的塑性变形,使粉末反复的焊合和断裂。

经过“微型锻造”作用,元素粉末混合均匀,晶粒尺度达到纳米级,层状结构达到1um以下,比表面积大大增加。

由于增加了反应的接触面积,缩短了扩散距离,元素粉末间能充分进行扩散,扩散速率对反应动力的限制减小,而且晶粒产生高密度缺陷,储备了大量的畸变能,使反应驱动力大大增加。

MA可使互不相溶的W,Cu等合金元素、或溶解度较低的合金粉末如W、Ni、Fe等发生互扩散,形成具有一定溶解度或较大溶解度的W-Cu、W-Ni-Fe超饱和固溶体。

2.熔融纺丝(MS)法MS法是先在氩气氛围中熔融合金元素,熔融体在40m/s的线速度旋转的铜轮上熔融纺丝而快速固化,在预热的管式炉中一个密封的排空低到6.666×10-3pa的石英管中对带状样品进行退火处理。

3.机械诱发自蔓延高温合成(SHS)反应法SHS法有扩展反应法和整体反应法,扩展反应法是通过局部引燃粉末反应物让燃烧波在压坯中传播;整体反应法是将粉末压坯在炉中同时快速加热,使合成反应在整个坯体中同时发生。

4.粉末冶金(PM)法用PM法制备的纳米SiC颗粒增强铝基复合材料,材料的组织均匀而细小,材料的布氏硬度较纯铝制品提高20%,电阻率较纯铝制品提高456.0%。

5.真空蒸发惰性气体凝聚及真空原位加压(ICVCSC)法ICVCSC是在高真空反应室中惰性气体保护下使金属受热升华并在液氮冷却镜壁上聚集、凝结为纳米尺寸的超微粒子,刮板将收集器上的纳米微粒米粉烧结成块。

6.非晶合金晶化法非晶合金晶化法是将原料用急冷技术制成非晶薄带或薄膜,然后控制退火条件,在合金中生成纳米级晶粒。

7.其他合成方法制备金属基纳米复合材料的方法还有喷射与喷涂共沉积法、原位反应复合法、加盐反应法、反应喷雾沉积法、反应低压等离子喷射沉积法等。

各种复合制造方法的优缺点1.机械合金化法工艺简单、增强体分布均匀、增强体体积分数范围较大、制品质量较好、产量高、能制备高熔点的金属和合金纳米材料。

缺点是:在制备过程中易引入杂质、晶粒尺寸不均匀、球磨及氧化会带来污染。

2.熔融纺丝法工艺简单、设备投资少、生产成本较低。

缺点是增强体体积分数有限(一般不超过20%)、有界面反应的可能性、增强体分布难达到均匀化、有气孔、需二次加工。

3.粉末冶金法基本上不存在界面反应、质量稳定,增强体体积分数可较高,增强体分布均匀。

缺点是:工艺程序多、制备周期长、成本高、降低成本的可能性小。

4.真空蒸发惰性气体凝聚及真空原位加压(ICVCSC)法适用范围广、增强体分布均匀、制品质量好。

缺点是:工艺设备昂贵、产量极低、制造大型零部件有困难,如冷却工序安排不妥善,可产生明显的界面反应,制备周期较长。

5.机械诱发自蔓延高温合成反应法过程简单、不需要复杂的设备、产品纯度高、能获得复杂的相和亚稳定相。

缺点是:不易获得高的产品密度、不能严格控制反应过程和产品性能。

7.非晶合金晶化法成本低、产量大、界面清洁致密、样品中无微孔隙、晶粒度变化易控制。

缺点是:只适用于非晶成形能力较强的合金系。

制备金属基纳米复合材料的工艺中应用比较广泛的一种是机械合金化法。

碳纳米管金属基纳米复合材料碳纳米管具有极高的纵横比(长与直径比达100-1000)和超强的力学性能,单壁碳纳米管的弹性模量理论估计可高达5TPa,实验测得多壁碳纳米管的弹性模量平均为1.8TPa,弯曲强度为14.2GPa。

碳纳米管的抗拉强度为钢的100倍,密度仅为钢的1/6-1/7,且耐强酸强碱,在973K 以下,在空气中基本不发生变化,具有较好的热稳定性。

因此,用碳纳米管增强体的金属基纳米复合材料具有极好的力学性能。

王淼等利用销盘式磨损试验机研究了粉末冶金法制备的多壁纳米碳管增强铜基复合材料的稳态摩擦磨损行为,发现:在低载荷和中等载荷作用下,随着纳米碳管质量分数的增加,复合材料的磨损率减小;而在高载荷作用下,由于发生表面开裂和片状层剥落,纳米碳管质量分数高的复合材料的磨损率增高。

金属基纳米复合材料的一些磁学性能如磁化强度、磁化率等与材料的晶粒大小、形状、第二相分布及缺陷密切相关,而另一些磁学性能如饱和磁化强度、居里温度等与材料中的相及其数量有关。

磁化由2个因素控制:一是晶粒的各向异性,每个晶粒的磁化都趋向于排列在自己易磁化的方向;二是相邻晶粒间的磁交互作用,这种交互作用使得相邻晶粒朝向共同磁化方向磁化。

因此,纳米级磁性材料具有高的矫顽力,低的居里温度,颗粒尺寸小于某一临界值时,具有超顺磁性等。

金属基纳米复合材料的展望金属基纳米复合材料具有优异的力学性能,并继续向高硬度、高弹性模量、高屈服强度和低温超塑性等高性能的方向发展。

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