納米粉末冶金鋁合金概述

為了進一步提高鋁合金的性能，納米相及納米金屬間化合物彌散補強合金的研究已引起各國科技人員 的關(guān)注。納米增韌補強的新型合金將大幅度提高材料的強度，降低材料的用量。納米增韌補強材料以其高 強度、高韌性、低溫超塑性、易加工、低密度等優(yōu)良性能在飛機、航天器和汽車工業(yè)中有良好的應(yīng)用前景。
  由于納米材料的小尺寸效應(yīng)及由表面與界面效應(yīng)引起的表面原子活性的增大，因此材料的燒結(jié)比較容易。其具有燒結(jié)溫度低、燒結(jié)時間短等優(yōu)點，可得到燒結(jié)性能良好的燒結(jié)體。一般地，細小均勻的顯微結(jié)構(gòu)加上完全致密化是納米材料達到佳性能所需求的，傳統(tǒng)的模壓成型、等靜壓成型、擠壓成型、注射成 型、爆炸成型等粉末冶金中的成型方法都可以用于納米粉末的成型。無壓燒結(jié)工藝簡單、成本較低。熱壓 燒結(jié)(HP)、等靜壓燒結(jié)(RS)和反應(yīng)熱壓法燒結(jié)與無壓燒結(jié)相比，燒結(jié)溫度低得多，可獲得較高的致密度。 微波燒結(jié)(MS)、自蔓延高溫合成(SHS )、等離子體燒結(jié)及電火花燒結(jié)是近年發(fā)展起來的新的燒結(jié)方法。但是由于納米粉末極細，其松裝密度很低，因此均會導(dǎo)致壓坯密度不均勻，從而使燒結(jié)體密度難以達到理論密度。盡管納米粉末具有巨大的比表面積，因而燒結(jié)活性很高。但納米顆粒在高溫下仍然迅速長大，以至 還沒有達到完全致密化之前，晶粒尺寸就長大至100nm，因而無法制得完全致密化而晶粒尺寸又小于100nm 的塊體納米材料。因此，控制晶粒的長大是制備納米材料的研究重點。研究發(fā)現(xiàn)，采用熱鍛壓技術(shù)可以有 效地克服熱壓的不足，如1100℃就可使ZrO2-3%Y2O3完全致密化，平均晶粒尺寸只有85 nm。另外，采用連 續(xù)加壓成型和瞬時高壓脈沖成型法均可以提高壓坯密度。采用快速燒結(jié)方法如微波燒結(jié)，其升溫速度(500 ℃/min)快、升溫時間(2min)短，解決了納米晶粒異常長大的問題。但是，燒結(jié)密度很難達到理論密度，制 得的納米材料不可能達到佳的力學(xué)性能。
  目前，由于價格和技術(shù)等問題，使粉末冶金高強度鋁合金應(yīng)用還主要局限在航空、航天領(lǐng)域，隨著技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，原材料成本將不斷下降，將會大量應(yīng)用于汽車工業(yè)中。