鋁基碳化硅的案例
碳化硅顆粒增強鋁基復合材料
與傳統的金屬材料相比，顆粒增強鋁基復合材料不僅兼有金屬的高塑性、高韌性和增強顆粒的高模量、高硬度，同時具有各向同性，是應用前景很廣的材料。碳化硅顆粒增強鋁基復合材料可用來制造衛星及航空結構材料，如衛星支架、結構連接件、管材、各種型材、導彈翼、制導元件；制造飛機零部件等，發展這種材料具有重要的戰略意義。
碳化硅顆粒增強鋁基復合材料，其增強體顆粒價格低廉，可用常規方法制造加工，便于批量生產。研發成本低、效果好的制備工藝是當前材料領域的一個熱點。
一、粉末冶金法。
粉末冶金法具有一些獨特的優點，如可任意調節增強相的體積分數（最高可達７０％），較準確地控制成分比，且其增強顆粒的粒徑在納米范圍內可調。此外，粉末冶金工藝的燒結溫度較低，可有效減輕增強體與基體間的有害界面反應，制得的復合材料具有良好的力學性能。近年來，進一步開發出機械合金化-粉末冶金法。該法制備的復合材料，其增強體顆粒分布均勻，粒度在納米至微米范圍內可調，增強相的體積分數可高達７０％，與基體的界面結合良好，所制備的復合材料力學性能優異。美國ＤＷＡ 公司采用機械合金化-粉末冶金法生產了碳化硅顆粒增強鋁基復合材料，已將其應用于汽車、飛機、航天器等。
二、壓力鑄造法。
此法是將液態或半液態金屬基復合材料或金屬以一定速度填充壓鑄模型腔，或增強材料預制體的空隙中，在壓力作用下使其快速凝固成形而制備出金屬基復合材料，包括擠壓鑄造法、離心鑄造法、氣體壓力滲透鑄造法等。目前，生產應用中使用較多的是擠壓鑄造法，其具體方法是：首先把碳化硅顆粒增強相以適當的粘結劑粘結制成預制塊，然后裝入鑄模，澆入精煉的鋁基體金屬熔體，并立即加壓使熔融的金屬熔體浸滲到預制塊中，凝固之后即得碳化硅顆粒增強鋁基復合材料。
展開 熱管理用高導熱碳化硅陶瓷基復合材料研究進展
來源 | 無機材料學報
作者 | 陳強，白書欣，葉益聰
單位 | 國防科技大學 空天科學學院，材料科學與工程系
原位 | DOI：10.15541/jim20220640
摘要：碳化硅陶瓷基復合材料以其高比強度、高比模量、高導熱、良好的耐燒蝕性能、高溫抗氧化性、抗熱震性能等特性，廣泛應用于航空航天、摩擦制動、核聚變等領域，成為先進的高溫結構及功能材料。本文綜述了高導熱碳化硅陶瓷基復合材料制備及性能等方面的最新研究進展。研究通過引入高導熱相，如金剛石粉、中間相瀝青基碳纖維等用以增強熱輸運能力；優化熱解碳與碳化硅基體界面用以降低界面熱阻；熱處理用以獲得結晶度更高、導熱性能更好的碳化硅基體；設計預制體結構用以建立連續導熱通路等方法，提高碳化硅陶瓷基復合材料的熱導率。此外，本文展望了高導熱碳化硅陶瓷基復合材料后續研究方向，即綜合考慮影響碳化硅陶瓷基復合材料性能要素，優化探索高效、低成本的制備工藝；深入分析高導熱碳化硅陶瓷基復合材料導熱機理，靈活運用復合材料結構與性能的構效關系，以期制備尺寸穩定、具有優異熱物理性能的各向同性高導熱碳化硅陶瓷基復合材料。
展開 dyna模擬鋁基材料噴涂 ￥48
1.工況介紹如下，熱固耦合下鋁基及陶瓷球對鋼板表面噴涂，最終貼附在鋼板表面，具體工況如下圖；
圖 1 噴涂工況介紹
2. 不同時刻的噴涂結果如下
圖 2 噴涂結果一
圖 3 噴涂結果二
圖 4 噴涂結果三
圖 5 噴涂鋁基溫度
圖 6 噴涂鋁基表面溫度
注收費內容為k文件，支持答疑，答疑方式及K文件見收費內容
展開 上交《AFM》：一種無粘結劑方法構建鋁基MOF，優異吸水性能！
以鋁基體溶解后的鋁離子為原料，通過原位合成Al基金屬氧化物薄膜(MIL-96和MIL-100)，在鋁基體上制備了生長良好的多晶Al-MOF層。本文對MOF涂層的形貌和化學成分進行了系統的表征，并提出了一種pH控制策略來調節復合MOF的相對比例。重要的是，金屬氧化物-非金屬結構表現出超高的吸水量(192.5 g m?2)，這是所有已報道的干燥劑涂層金屬結構中最高的，并且具有優異的循環穩定性。在此基礎上，對采用金屬-金屬復合結構的除濕熱泵系統的性能進行了預測，結果表明，該系統的運行周期比采用粘結劑硅膠涂層的系統長80%，平均除濕量可達8.36g kg-1。
綜上所述，該方法能夠形成無粘結劑、低成本、高性能的MOF涂層，在高效節能吸附領域具有廣闊的應用前景。相關文章以“Binder-Free Growth of Aluminum-Based Metal–Organic Frameworks on Aluminum Substrate for Enhanced Water Adsorption Capacity”標題發表在Advanced Functional Materials。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202105267
圖1.MOF-on-Metal結構的建立：a)雜化鋁基MOF的一步合成。b)MIL-96(Al)和MIL-100(Al)的晶體結構。c)準備好的樣品的照片(干燥前和干燥后)。d)在數碼顯微鏡下觀察樣品的橫截面形態。
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我國研制出石墨烯基鋁燃料電池發電系統
金屬燃料電池，又稱為金屬空氣電池或金屬空氣燃料電池，是一種將鎂、鋁等輕金屬為燃料的化學能直接轉化為電能的裝置。它具有能量密度高、低熱輻射、低噪音、儲存時間久、放電壽命長、適配溫度范圍寬、安全系數高、資源豐富及綠色無污染等優勢，在智能電網、基站備用電源、島礁供電、軍事設施備用電源及電動汽車增程器等領域具有廣泛的應用前景。
一直以來，鋁燃料電池面臨諸多技術瓶頸，如錳氧化物催化劑活性不高、空氣陰極極化電阻較大、陽極鋁析氫自腐蝕嚴重、熱控制難及難以二次啟動等，使得鋁燃料電池產業化應用進展緩慢。
中國科學院寧波材料技術與工程研究所動力鋰電池工程實驗室的研究團隊始終秉持把科技變成生產力的理念，歷時近五年時間，在電池設計及系統集成技術方面進行了深入研究。2015年成功研制出能量密度400Wh/kg、容量3kWh、輸出功率300W的鎂燃料電池發電系統。2017年開發出高性能石墨烯基鋁燃料電池核心部件（如圖1），并成功研制出能量密度510Wh/kg、容量20kWh、輸出功率1000W的基于石墨烯空氣陰極的鋁燃料電池發電系統。
圖1 石墨烯基鋁燃料電池結構示意圖和核心部件
近期，該研究團隊聯合浙江省石墨烯制造業創新中心研發團隊大力推進鋁燃料電池的工藝開發和工程樣機研制，成功研制出能量密度高達545Wh/kg、容量達130kWh的石墨烯基鋁燃料電池發電系統（見圖2）。
圖2 1000W及3000W石墨烯基鋁燃料電池發電系統
該系統由6個10單元電池串聯電池堆的陣列組成。測試結果表明，50A電流放電功率可達到3000W，峰值功率預計可高達4800W（見圖3）。
圖3 3000W石墨烯基鋁燃料電池發電系統性能曲線
該電池系統有望應用于電動汽車等的動力電源或備用電源。
展開 電機轉子實現減重40% Alvant鋁基復合材料還可降制造成本
據外媒報道，創新英國(Innovate UK)的“Make it Lighter with Less”(用更少材料實現更輕)項目研發競賽發現，尋求顯著提高電機效率和性能的工程師可以從鋁基復合材料(AMC)中受益。
金屬基復合材料是采用高性能輔助材料增強的金屬材料。一般來說，輔助材料的形式是長纖維、短纖維或顆粒狀。
該項目由英國鋁基復合材料專家Alvant公司與通用航空公司(GE Aviation)、YASA Motors公司及英國國家復合材料中心(National Composites Center)共同開展，在軸向磁通電機的轉子上實現了40%的減重，同時提高了轉子的功率慣性比。此外，裝配線數量也減少了，從而縮短了裝配時間。
隨著電氣化趨勢發展，汽車制造商們都在需求優化電機效率的方法。如，通過提高扭矩和速度的效率，最終確定車輛的能量消耗。該行業面臨著確定提高效率和性能方法，同時簡化制造和降低總成本的挑戰。
Alvant專有的鋁基復合材料可讓組件能夠在需要時精確地針對強度重量比以及堅固度重量比進行優化。Alvant專有的先進液壓成型(ALPF)方法可以使用其中一種性能材料以接近凈形狀的制造方法，選擇性地增強組件的一部分。或者，Alvant的材料可作為離散插入物應用于組件中，從而達到節省成本的目的。
通過在轉子中采用鋁基復合材料，Alvant在軸向磁通電機應用中，減輕了重量。該部件重量減輕意味著可實現精簡，工程師們可以減少所需的固定螺栓的數量，減少材料使用和裝配時間。
盡管創新英國/YASA項目專注于乘用車電機轉子，但Alvant公司自己的研究項目證明了在航空航天、汽車、國防、消費品和運動設備等多個高應力或高溫應用中，采用鋁基復合材料可取得的成果。
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