多氧化物陶瓷增强Al2024复合材料的跨学科研究：结构、电磁及辐射屏蔽性能的协同优化

本综述系统探讨了多氧化物陶瓷（Nd2O3/WO3/Al2O3/ZrO2）增强铝基复合材料（MMCs）的创新研究。通过粉末冶金技术成功制备的复合材料展现出卓越的辐射屏蔽性能（Nd2O3最优）、电磁波吸收特性（ZrO2最佳）及导电性（Al2O3最低电阻率），为核防护、航空航天和电子器件领域提供了多功能材料解决方案。

　　

Highlight

本研究通过粉末冶金技术将四种特性迥异的陶瓷氧化物（Nd₂O₃、WO₃、Al₂O₃和ZrO₂）融入Al2024基体，开创性地实现了多功能复合材料的协同设计。这些陶瓷颗粒不仅像"纳米建筑师"一样重塑了材料的微观结构，还赋予了复合材料惊人的电磁"隐身"能力、导电特性以及辐射防御本领！

Sample preparation

实验采用市售Al2024合金粉末（粒径325目）作为基体，与四种高纯度（99.5%）陶瓷氧化物粉末（粒径10-44微米）以10%重量比混合。通过粉末冶金工艺——这个像"材料炼金术"般的过程——在高温高压下将这些组分融合，最终锻造出结构均匀且性能卓越的复合块材。

Microstructure and elemental analysis

扫描电镜（SEM）图像生动揭示了陶瓷添加剂如何像"微观雕塑家"般重塑Al2024的基体景观。Nd₂O₃颗粒展现出最完美的分散效果，仿佛均匀播种的种子；而WO₃和ZrO₂则像"异域来客"般清晰可辨地镶嵌在金属矩阵中。元素映射（EDS）进一步证实了这些陶瓷颗粒的成功入驻，没有形成不必要的金属间化合物——这简直就是一场完美的材料学"交响乐"！

Conclusions

1. 1.

   所有复合材料均通过粉末冶金成功制备，其中Nd₂O₃增强样品表现出最佳均质性

2. 2.

   陶瓷增强相显著提升了复合材料的机械性能，就像为铝基体穿上了"陶瓷铠甲"

3. 3.

   ZrO₂掺杂样品夺得电磁波吸收冠军，堪称"电磁黑洞"

4. 4.

   Al₂O₃掺杂样品导电性最佳，电子在其中如同在高速公路上驰骋

5. 5.

   辐射屏蔽性能呈现"能量依赖性舞蹈"：Nd₂O₃在防御伽马射线方面表现最为出色，而WO₃凭借其高原子序数特性也展现出强大潜力