位于賴特帕特森空軍基地的美國空軍實驗室材料與制造處的科學家及工程師會同大學的研究人員,在超韌納米復合材料涂層研究領(lǐng)域取得重大進展,這種涂層可提高先進噴氣戰(zhàn)斗機用發(fā)動機的性能,并改進耐久性。
通過縝密的研究、試驗,該研究小組發(fā)現(xiàn)并闡明了一種獨特的納米晶/非晶復合材料的動力學機理,航空航天專家們認為,該種材料表現(xiàn)出極高硬度,并具有很高應用價值。
到目前為止,該項研究成果已向戰(zhàn)斗機發(fā)動機進行新技術(shù)移植提供了眾多機遇,小企業(yè)創(chuàng)新計劃的第一階段正試圖將其用于改進飛機推進系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并提高性能。與此同時,在民用航空領(lǐng)域也有巨大應用潛力。
納米復合材料涂層的應用背景之一是短距起飛垂直降落推進系統(tǒng)零件,該零件摩擦副上施加了很大的預加載荷,且通過表面強化獲得充分效益。
最初,材料與制造處非金屬材料部門的研究人員開發(fā)出一類用于航空航天器摩擦副的耐磨材料。這些材料是將晶粒尺寸為3~5納米的碳化物或氧化物嵌入由鉆石狀碳或金屬/陶瓷混合物組成的非晶基體中。在初期階段,研究結(jié)果顯示出它具有超過陶瓷的、獨特的高硬度, 且斷裂強度與韌性金屬相似。
在這一發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)上,該處的研究人員聯(lián)合了大學一同完成了一項實驗,在該項實驗中,采用了一種納米級材料的表征儀器,在透射電子顯微鏡下完成了這種新型復合材料的性能測試。其結(jié)果是發(fā)現(xiàn)了新的宏觀塑性機理,而且不是基于已知的位錯或晶界擴散理論。
事實上,由于新的機理是用來解釋1~2納米的晶粒在非晶基體中的移動,因而它是一種獨特的、以納米晶/非晶復合材料為特征的理論。
該項研究實驗結(jié)果解釋了納米晶/非晶復合材料在高加載速率下發(fā)生極端塑性變形時表現(xiàn)出的高斷裂韌性現(xiàn)象,與此同時,晶態(tài)和非晶態(tài)相均具有非常高的硬度,且不會產(chǎn)生塑性變形。
沿著這一研究方向,該處的研究人員正在廣泛探索可能用于軍用飛機的納米涂層。他們還在尋求將創(chuàng)新技術(shù)轉(zhuǎn)入應用的機遇。
通過縝密的研究、試驗,該研究小組發(fā)現(xiàn)并闡明了一種獨特的納米晶/非晶復合材料的動力學機理,航空航天專家們認為,該種材料表現(xiàn)出極高硬度,并具有很高應用價值。
到目前為止,該項研究成果已向戰(zhàn)斗機發(fā)動機進行新技術(shù)移植提供了眾多機遇,小企業(yè)創(chuàng)新計劃的第一階段正試圖將其用于改進飛機推進系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并提高性能。與此同時,在民用航空領(lǐng)域也有巨大應用潛力。
納米復合材料涂層的應用背景之一是短距起飛垂直降落推進系統(tǒng)零件,該零件摩擦副上施加了很大的預加載荷,且通過表面強化獲得充分效益。
最初,材料與制造處非金屬材料部門的研究人員開發(fā)出一類用于航空航天器摩擦副的耐磨材料。這些材料是將晶粒尺寸為3~5納米的碳化物或氧化物嵌入由鉆石狀碳或金屬/陶瓷混合物組成的非晶基體中。在初期階段,研究結(jié)果顯示出它具有超過陶瓷的、獨特的高硬度, 且斷裂強度與韌性金屬相似。
在這一發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)上,該處的研究人員聯(lián)合了大學一同完成了一項實驗,在該項實驗中,采用了一種納米級材料的表征儀器,在透射電子顯微鏡下完成了這種新型復合材料的性能測試。其結(jié)果是發(fā)現(xiàn)了新的宏觀塑性機理,而且不是基于已知的位錯或晶界擴散理論。
事實上,由于新的機理是用來解釋1~2納米的晶粒在非晶基體中的移動,因而它是一種獨特的、以納米晶/非晶復合材料為特征的理論。
該項研究實驗結(jié)果解釋了納米晶/非晶復合材料在高加載速率下發(fā)生極端塑性變形時表現(xiàn)出的高斷裂韌性現(xiàn)象,與此同時,晶態(tài)和非晶態(tài)相均具有非常高的硬度,且不會產(chǎn)生塑性變形。
沿著這一研究方向,該處的研究人員正在廣泛探索可能用于軍用飛機的納米涂層。他們還在尋求將創(chuàng)新技術(shù)轉(zhuǎn)入應用的機遇。