碳納米纖維提高鋁復(fù)合材料硬度

日前，俄羅斯科研人員將碳納米纖維添加到鋁復(fù)合材料中，使鋁復(fù)合材料的硬度提高20%，材料結(jié)構(gòu)在微觀層面也發(fā)生極大變化。

有關(guān)專家指出，這項(xiàng)研究不僅改善了特定鋁合金的性能，而且對(duì)許多鋁及其合金部件而言都具有極大的實(shí)際意義。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在《納米材料》雜志上。

俄羅斯國(guó)家研究型技術(shù)大學(xué)碳?xì)浠衔锎呋图庸?shí)驗(yàn)室研究員表示，根據(jù)最嚴(yán)格的要求，只有兩種方法可以提高合金的操作性能——?jiǎng)?chuàng)造一種成分更復(fù)雜的新型復(fù)合材料，或者通過(guò)施加額外的涂層來(lái)處理成品的表面。俄羅斯研究員將這兩種方法結(jié)合起來(lái)，在微米級(jí)氧化鋁和納米級(jí)碳纖維相互作用時(shí)實(shí)現(xiàn)幾個(gè)因素的協(xié)同效應(yīng)。

俄羅斯研究員表示，以鑄造和三維打印的鋁樣品為基礎(chǔ)，通過(guò)采用冷噴涂法施加復(fù)合涂層，可以提高其表面性能。這一復(fù)合涂層的基礎(chǔ)是用于獲取鋁的工業(yè)原材料的粉末狀混合物，并添加了30%的純金屬顆粒。在合成過(guò)程中，鋁顆粒在遇到較硬的氧化物時(shí)會(huì)被壓碎，進(jìn)而填充結(jié)構(gòu)中的空隙。這種硬質(zhì)和塑料顆粒的組合物為鋁零件表面上的涂層提供了牢固的黏合。

另外，納米級(jí)碳纖維滲透進(jìn)金屬粉末顆粒的空間中，進(jìn)一步提高微觀層面的密度，極大減少裂縫和空隙的數(shù)量，進(jìn)而可以提高涂層的硬度和強(qiáng)度。僅僅添加1.5%的碳納米纖維，就會(huì)使涂層硬度提高20%。

研究人員解釋說(shuō)，還有一個(gè)活躍因素是碳的高摩擦性能，這也有助于在粒子碰撞過(guò)程中依靠潤(rùn)滑形成致密、無(wú)缺陷的涂層結(jié)構(gòu)。此外，依靠原位潤(rùn)滑向涂層中添加碳，可以改善摩擦性能和耐磨性。

(《科技日?qǐng)?bào)》)