纳米粉末冶金铝合金概述

为了进一步提高铝合金的性能，纳米相及纳米金属间化合物弥散补强合金的研究已引起各国科技人员 的关注。纳米增韧补强的新型合金将大幅度提高材料的强度，降低材料的用量。纳米增韧补强材料以其高 强度、高韧性、低温超塑性、易加工、低密度等优良性能在飞机、航天器和汽车工业中有良好的应用前景。
  由于纳米材料的小尺寸效应及由表面与界面效应引起的表面原子活性的增大，因此材料的烧结比较容易。其具有烧结温度低、烧结时间短等优点，可得到烧结性能良好的烧结体。一般地，细小均匀的显微结构加上完全致密化是纳米材料达到佳性能所需求的，传统的模压成型、等静压成型、挤压成型、注射成 型、爆炸成型等粉末冶金中的成型方法都可以用于纳米粉末的成型。无压烧结工艺简单、成本较低。热压 烧结(HP)、等静压烧结(RS)和反应热压法烧结与无压烧结相比，烧结温度低得多，可获得较高的致密度。 微波烧结(MS)、自蔓延高温合成(SHS )、等离子体烧结及电火花烧结是近年发展起来的新的烧结方法。但是由于纳米粉末极细，其松装密度很低，因此均会导致压坯密度不均匀，从而使烧结体密度难以达到理论密度。尽管纳米粉末具有巨大的比表面积，因而烧结活性很高。但纳米颗粒在高温下仍然迅速长大，以至 还没有达到完全致密化之前，晶粒尺寸就长大至100nm，因而无法制得完全致密化而晶粒尺寸又小于100nm 的块体纳米材料。因此，控制晶粒的长大是制备纳米材料的研究重点。研究发现，采用热锻压技术可以有 效地克服热压的不足，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，采用连 续加压成型和瞬时高压脉冲成型法均可以提高压坯密度。采用快速烧结方法如微波烧结，其升温速度(500 ℃/min)快、升温时间(2min)短，解决了纳米晶粒异常长大的问题。但是，烧结密度很难达到理论密度，制 得的纳米材料不可能达到佳的力学性能。
  目前，由于价格和技术等问题，使粉末冶金高强度铝合金应用还主要局限在航空、航天领域，随着技术的不断进步和发展，原材料成本将不断下降，将会大量应用于汽车工业中。

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