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、低密度等優良性能在飛機、航天器和汽車工業中有良好的應用前景。
  由于納米材料的小尺寸效應及由表面與界面效應引起的表面原子活性的增大，因此材料的燒結比較容易。其具有燒結溫度低、燒結時間短等優點，可得到燒結性能良好的燒結體。一般地，細小均勻的顯微結構加上完全致密化是納米材料達到佳性能所需求的，傳統的模壓成型、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。無壓燒結工藝簡單、成本較低。熱壓 燒結(HP)、等靜壓燒結(RS)和反應熱壓法燒結與無壓燒結相比，燒結溫度低得多，可獲得較高的致密度。 微波燒結(MS)、自蔓延高溫合成(SHS )、等離子體燒結及電火花燒結是近年發展起來的新的燒結方法。但是由于納米粉末極細，其松裝密度很低，因此均會導致壓坯密度不均勻，從而使燒結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。研究發現，采用熱鍛壓技術可以有 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。采用快速燒結方法如微波燒結，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性能。
  目前，由于價格和技術等問題，使粉末冶金高強度鋁合金應用還主要局限在航空、航天領域，隨著技術的不斷進步和發展，原材料成本將不斷下降，將會大量應用于汽車工業中。

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