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納米硬質合金材料的工業化應用尚有待時日

文字:[大][中][小] 2015-12-17    瀏覽次數:1790    

        納米技術是近年來發展迅速的一門新興技術。當材料的晶粒尺寸達到納米級,就會產生許多特異性能。由于納米材料具有較大界面,界面上的原子排列相當混亂,在外力變形條件下極易遷移,因此使材料表現出良好的韌性與延展性。納米刀具材料的顯微結構物相具有納米級尺度,由于尺寸效應的作用,晶界面積增大,抗裂紋擴張阻力提高,從而可獲得優異的力學性能(如斷裂韌性、抗彎強度、硬度等),表現出良好的切削性能。


   由于生產工藝不成熟、價格昂貴以及燒結過程中納米晶粒容易發生瘋長等原因,迄今世界上還沒有一家公司實現100nm粒度硬質合金材料的工業化規模生產。因此,納米硬質合金材料的工業化應用還有待時日。但是人們發現,在細晶粒硬質合金基體中加入納米顆粒,也可使硬質合金基體材料的硬度、韌性等綜合性能有較大提高。因此,采用納米復合強化是改善細晶粒硬質合金材料性能的有效途徑。


   納米復合強化機理主要是因為彌散在硬質合金基體材料中的納米顆粒具有彌散增韌作用。當在基質材料中加入高彈性模量的第二相粒子(納米顆粒)后,這些粒子在基質材料受到拉伸作用時將阻止橫向截面收縮,而要達到與基體相同的橫向收縮,就則增大縱向拉應力,這樣就可使材料消耗更多能量,起到增韌效果。同時,高彈性模量顆粒對裂紋可起到“釘扎”作用,使裂紋發生偏轉、繞道,從而耗散裂紋前進的動力,起到增韌作用。此外,彌散在硬質合金基體材料中的納米顆粒可抑制硬質合金晶粒在燒結過程中的長大,綜合提高硬質合金材料的機械性能。


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