Compozitele cu matrice ceramică (CMC) sunt un nou tip de material care poate integra avantajele mai multor materiale. Acestea sunt adesea utilizate în motoare cu reacție, turbine cu gaz și unelte de superaliaj din nichel, așa că au fost mult timp favorizate de oamenii de știință. Dintre acestea, oxidul de aluminiu (Al2O3) și carbura de tungsten (WC) sunt o pereche de combinații foarte interesante. Primul este dur și inert din punct de vedere chimic, iar cel din urmă poate fi folosit ca materiale super-dure. Din păcate, nimeni nu are încă Al2O3-WCCMC cu performanțe satisfăcătoare.
Recent, o echipă de oameni de știință din Japonia condusă de oameni de știință de la Universitatea Nagoya și în cooperare cu NGK Spark Plug Co., Ltd. a realizat un studiu. Au adăugat o cantitate mică de dioxid de zirconiu (ZrO2) în procesul de fabricare a Al2O3-WC-CMC. , Și în cele din urmă a produs" super hard" Al2O3-WC-CMC cu o putere de îndoire mai mare de 2 gigapascali. După cum au spus cercetătorii principali Dr. Nishi și Dr. Matsunaga:" Acesta este cel mai înalt nivel din istorie în acest domeniu."
Când cercetătorii au folosit microscopie electronică de transmisie cu scanare cu rezoluție atomică pentru a studia structura Al2O3-WC-cmc super-ZrO2 îmbunătățită, au descoperit că atomii Zr sunt localizați în stratul subțire dintre Al2O3 și foaia WC. Dr. Nishi și Dr. Matsunaga au subliniat că „interfața dintre Al2O3 și WC este, în general, un punct slab în structura materialelor compozite”. Mai târziu, cercetătorii au folosit o tehnică din domeniul fizicii matematice numită teoria funcțională a densității pentru a simula atomul de zirconiu. Efect, se constată că acești atomi de zirconiu din stratul de interfață sporesc stabilitatea CMC.
Comentând cu privire la potențialele sale aplicații, dr. Matsunaga a spus: „Materialul pe care l-am dezvoltat poate fi folosit ca material super dur pentru echipamentele de prelucrare a metalelor, tăind piese metalice dure utilizate în avioane și automobile”. De fapt, au observat că NGK Spark Plug Co., Ltd. Inginerii au început să folosească aceste materiale în unelte de tăiere comerciale.
