聚合物轉化陶瓷相原位強化鈦復合材料

  傳統材料往往只能在日常普通的條件下使用。隨著科學技術的不斷進步,我們力求生產或生活中每一步工藝都達到極致的高效、理想,因此,我們對材料的要求也越來越高。特別明顯的,我們對能在極端環境下使用的材料需求越來越強烈。舉個簡單的例子,我們都知道月球可不像地球這樣春暖花開,其晝夜溫差巨大,這就要求制造登月衛星的材料上得了高溫,下得了低溫,別稍微溫度一高就脹裂或者一冷就凍碎了。在對能在極限條件下使用的材料研究中,我們特別關注同時具有高的比剛度和高溫抗蠕變和耐磨損性材料的研究。
  說得簡單想得挺美,但事實上要想讓一種材料身兼這么多種超強性能可不是易事。還好金屬基復合材料(MMCs)為這些特殊的性能提出了解決方案,而且尤其能適應在高溫下工作。但還很遺憾的是金屬基復合材料由于其高成本及工藝和技術的限制,目前還只能在特定情況下應用。
  為了應對這一點,帕多瓦大學的一個研究小組(Biasetto等)研究了以硅基聚合物和Ti6Al4V合金粉末為原料的微觀尺寸范圍的鈦基復合材料。高能球磨工藝被運用來制成聚合物和金屬的層狀結構。此外,還對材料進行了高溫下的熱處理。在高溫下的熱處理有多個目標:分解聚合物,誘導聚合物的殘(包括氣態和固體)和鈦基體反應,后將金屬基體與反應產物燒結。終能得到硬度和耐磨性比標準的Ti6Al4V都有改善、有TiC和Ti5Si3以微米尺度分散其中的Ti6Al4V合金。
  鑒于該方法的普適性和終產物的出色的耐受能力,使用含Si聚合物作為金屬基復合材料中的陶瓷增強相的前驅體的方法很可能成為將來金屬基復合材料制備的重要方法。
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