Kompozyty z osnową ceramiczną (CMC) to nowy rodzaj materiału, który może łączyć zalety wielu materiałów. Są często używane w silnikach odrzutowych, turbinach gazowych i narzędziach z nadstopów niklu, więc od dawna są faworyzowane przez naukowców. Wśród nich tlenek glinu (Al2O3) i węglik wolframu (WC) stanowią parę bardzo ciekawych połączeń. Pierwsza jest twarda i chemicznie obojętna, a druga może być stosowana jako materiały supertwarde. Niestety nikt jeszcze nie ma Al2O3-WCCMC o zadowalających parametrach.
Niedawno zespół naukowców z Japonii kierowany przez naukowców z Uniwersytetu Nagoya we współpracy z NGK Spark Plug Co., Ltd. przeprowadził badanie. Dodali niewielką ilość dwutlenku cyrkonu (ZrO2) w procesie produkcji Al2O3-WC-CMC. , I w końcu wyprodukowano"super twarde" Al2O3-WC-CMC o wytrzymałości na zginanie powyżej 2 gigapaskali. Jak powiedzieli główni badacze dr Nishi i dr Matsunaga:"Jest to najwyższy poziom w historii w tej dziedzinie.&cyt;
Kiedy naukowcy wykorzystali transmisyjną mikroskopię elektronową z rozdzielczością atomową do zbadania struktury supertwardego Al2O3-WC-cmc z dodatkiem ZrO2, odkryli, że atomy Zr znajdują się w cienkiej warstwie między warstwą Al2O3 a warstwą WC. Dr Nishi i dr Matsunaga wskazali, że „interfejs między Al2O3 i WC jest ogólnie słabym punktem w strukturze materiałów kompozytowych”. Później naukowcy wykorzystali technikę z dziedziny fizyki matematycznej zwaną teorią funkcjonału gęstości do symulacji atomu cyrkonu. W efekcie stwierdzono, że te atomy cyrkonu w warstwie pośredniej zwiększają stabilność CMC.
Komentując jego potencjalne zastosowania, dr Matsunaga powiedział: „Opracowany przez nas materiał może być używany jako supertwardy materiał do sprzętu do obróbki metalu, do cięcia twardych części metalowych stosowanych w samolotach i samochodach”. W rzeczywistości zauważyli, że NGK Spark Plug Co., Ltd. Inżynierów zaczęło używać tych materiałów w komercyjnych narzędziach skrawających.
