複合材料

顆粒強化複合材料(particle-reinforced composite)

強化相不是長纖維,而是大致等軸的顆粒(像碎石、陶瓷晶粒或極細氧化物粉末)散布在基材中。混凝土(碎石與砂拌水泥)是日常的巨型例子,鑽頭尖端的碳化鎢-鈷也是。

分兩類。大顆粒複合材料:顆粒夠大,主要以機械方式牽制基材並依混合律共同分擔載重,如混凝土、瓷金(陶瓷加金屬,例如切削刀具用的 WC-Co 燒結碳化物)與填金屬的高分子。散布強化複合材料:極細的硬顆粒(數十奈米、體積僅數個百分點,例如鎳中的氧化釷、鋁中的 Al2O3)像析出硬化那樣阻擋差排移動,但這些顆粒惰性且穩定,因此在高溫下強化效果仍在。

顆粒複合材料通常大致各向同性(各方向性質相近),比纖維複合材料便宜、好做,可調整剛度、耐磨性或熱膨脹。它給出的性質增益通常小於對齊纖維,但方向性與成本也低得多。

燒結碳化物(瓷金)刀片:硬的碳化鎢顆粒提供硬度與耐磨性,韌性佳的鈷基材把它們黏住,讓刀具不致碎裂,硬顆粒鑲在韌性黏著裡。

大顆粒共同分擔載重;細散布顆粒即使在高溫下也能釘住差排。

散布強化不同於析出硬化:細顆粒是外加的,而非熱處理長出的;因為化學穩定,它們在析出物會溶解或粗化的溫度下仍能發揮作用。

又稱
particulate composite顆粒複合材料