纳米碳化锆/纳米铝粉

一、碳化锆应用于硬质合金

碳化锆是一种重要的高熔点、高强度和耐腐蚀的高温结构材料。可以提高硬质合金强度、耐腐蚀性等。其优异的特点使其在硬质合金上有很大的应用空间。采用碳化锆替代价格昂贵的碳化钽制造切削刀具材料,可以得到与碳化钽切削刀具相近的硬度。

二、碳化锆用于陶瓷复合材料

碳化锆作为强化相能够直接阻止位错的移动或稳定晶界和亚晶界，限制可移动位错的滑移或攀移，因而能够提高材料磨损抗力和强度，尤其提高材料高温蠕变抗力,具有较好的应用前景。ZrC可用作颗粒增强体制备复合材料,特别是ZrC/W复合材料，ZrC不仅有良好的高温强度，而且与W相溶性好，又有相近的热膨胀系数，在钨合金中加入量的ZrC，不仅可以大大提高材料的高温强度,而且抗氧化、烧蚀性能也得到显著提高。ZrC的性质与TiC相近,也可以与W形成固溶体(Zr，W)C，而(Zr， W)C比ZrC具有更高的高温强度和硬度,因此在增强体碳化物上形成固溶体区域将ZrC对W基体的增果。ZrC的加入还可以抑制W晶粒的长大,细小的晶粒有利于提高基体断裂籾性。另外,ZrC的晶格和铜一样,都为立方晶,对铜的晶格畸变影响不大,同时ZrC具有明显的金属特性,有良好的导电性,可以做铜的弥散增强相,使铜基复合材料的抗拉强度和布氏硬度有显著提高。

三、碳化锆用于耐高温涂层

碳化锆熔点很高，而且在温度下可在表面形成致密氧化层,降低氧气向基体中的扩散速度，阻止氧化的进一步进行，因此可以作为耐高温涂层和绝热材料。密度疏松的ZrC镀层抗热应力和绝热性能良好，可作为绝热材料；高密度的致密ZrC镀层抗渗透性能良好,可作为保护镀层。美、俄、法等国家近年来提出用难熔碳化物涂层来提高炭-炭复合材料的抗氧化能力,降低烧蚀率,承受更高的燃气温度或更长的工作时间,所用的难熔碳化物有ZrC、 SiC、 TaC、 HfC、NbC等。

四、碳化锆用于核材料-包覆核燃料颗粒阻挡层材料

在原子能工业中，高温气冷堆包覆燃料颗粒一般采用SiC鍍层,但是SiC镀层在1700℃以上会热分解,并且发生从β-SiC变为α-SiC的相转变，其机械性能会迅速下降；目前包覆然料颗粒趋向于在更高的温度下工作,这就要求寻找性能更加优异的材料作为包覆燃料颗粒阻挡层，这种材料在高温下具有高强度和硬度、小的热中子吸收截面和良好的耐竊照性能，ZrC的显微硬度2600kg/mm2，中子吸收截面很低,耐辐照性能也好。因此ZrC将有可能成为取代SiC成为包覆燃料颗粒阻挡层的新型材料，ZrC镀层的中子吸收截面低和阻挡放射性裂变产物释放的能力强，在160℃时ZrC镀层中扩散系数比在SiC镀层中的扩散系数低2个数量级。这种用ZrC鍍层制备出来的包覆燃料颗粒性能良好,可在更高温度条件下应用。

五、碳化锆用于功能材料

碳化锆具有吸收可见光，反射红外线的特性,当它吸收占太阳光中95%的2μm以下的短波长能源后，通过热转换，可将能源储存在材料中,它还具有反射超过2μm红外线波长的特性。而人体产生的红外线波长约10μm左右,人穿着由混有ZrC纤维的织物制作的服装时,ZrC可以吸收太阳光中的红外福射，使服装温度升高,并向人体以红外辐射的形式传递热量，同时，服装的升温使得人体与服装之间的温差变小,降低了人体向服装的热量传递，而且ZrC还可以反射人体以红外辐射形式向服装传递的大部分热量。不同ZrC和SiC微粉含量和添加方式对纤维近红外吸收性能的影响，当纤维中的ZrC或SiC含量达到4%时，纤维的近红外线吸收性能佳，将ZrC和SiC添加在纤维的鞘层中的近红外线吸收效果优于添加在芯层中的效果。人们研究了釆用相变材料微胶囊熔融纺丝和溶液纺丝工艺制备蓄热调温纤维的工艺、纤维结构和性能，分别制成了含有20%和30%相变材料微胶囊的纤维，这些纤维具有明显的热能吸收储存功能,加工成的纺织品具有温度调节功能。

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