1. 简介 材料 4.0 的目标和目的是实现材料领域以数据为中心的数字化创新、特性描述和制造,这与其他工业领域的目标相同;特别是汽车、航空航天、建筑、石油和天然气、化工厂、切削工具以及最近的核能。工程和制造业的数字化程度不断提高,为加工、采购、设计、测试、服务、回收和再利用创造了新的机遇和需求。然而,每个工程软件系统都有其独特的内部方法来表示它所处理的数据,因此这些数字产品信息不能被具有不同内部表示的其他系统直接理解和处理。不同软件系统之间传输的工程数据的数字表示不兼容,会导致延误、返工和失去机会而产生的额外成本。避免和减轻这些成本需要确保消息内容的数字表示能够被接收软件系统理解和使用。此外,许多产品的寿命通常比工程软件系统的寿命长。因此,还有一个额外的要求,即确保数字产品数据以计算机可理解的形式保留,即使原始系统过时或不再可用多年,也应如此,从而避免遗留数据问题日益严重。过去三十年来,全球合作已经达成共识,通过使用国际标准来管理上述工业部门相关工程数据的数字化表示。这些标准为工程数据的数字表示提供了规范,这种表示形式可以捕捉数据所代表的信息的语义,并且独立于专有软件。这些标准描述的技术是完善可靠的,可以放心采用,以实现材料 4.0 的一些目标。本报告概述了这种方法的好处,并总结了不采用战略和技术方法实现互操作性的一些成本。报告描述了这项全球技术的主要特点,并提出了可以采用的研究、教育和培训活动的路线图,以实现材料 4.0 的目标。
doi:https://doi.org/10.2298/SOS2001001F UDK: 546.271;622.785;676.056.73 超耐火过渡金属二硼化物陶瓷的致密化 WG Fahrenholtz 1*)、GE Hilmas 1、Ruixing Li 2 1 密苏里科技大学,密苏里州罗拉 2 北京航空航天大学,北京,中国 摘要:回顾了过渡金属二硼化物的致密化行为,重点介绍了 ZrB 2 和 HfB 2 。这些化合物被认为是超高温陶瓷,因为它们的熔点高于 3000°C。过渡金属二硼化物的共价键很强,导致熔点极高,自扩散系数低,因此很难对其进行致密化。此外,粉末颗粒表面的氧化物杂质会促进颗粒粗化,从而进一步抑制致密化。20 世纪 90 年代之前的研究主要采用热压进行致密化。这些报告揭示了致密化机制,并确定有效致密化需要氧杂质含量低于 0.5 wt%。后续研究采用了先进的烧结方法,如放电等离子烧结和反应热压,以生产出接近全密度和更高金属纯度的材料。还需要进一步研究以确定基本的致密化机制并进一步改善过渡金属二硼化物的高温性能。关键词:过渡金属二硼化物;致密化;烧结;热压。1. 简介过渡金属二硼化物 (TMB2) 作为用于极端环境的材料已被研究多年。 1-7 多种 TMB2 被视为超高温陶瓷 (UHTC),因为它们的熔点超过 3000°C,其中包括 TiB 2 、ZrB 2 、HfB 2 和 TaB 2。其他 TMB2,例如 OsB 2 和 ReB 2,作为新型超硬材料备受关注。8-10 TMB2 拥有不同寻常的性能组合,例如金属般的热导率和电导率以及陶瓷般的硬度和弹性模量,这是由共价键、金属键和离子键特性的复杂组合产生的。11-13 由于其性能,TMB2 被提议用于极端温度、热通量、辐射水平、应变速率或化学反应性,这些都超出了现有材料的能力。通常提到的 TMB2 的一些潜在应用包括高超音速航空航天飞行器、火箭发动机、超燃冲压发动机、轻型装甲、高速切削工具、熔融金属接触应用的耐火材料、核聚变反应堆的等离子体材料以及先进核裂变反应堆的燃料形式。5,14-22 TMB2 具有极高的熔化温度和硬度值,而同样的特性也使 TMB2 难以致密化。陶瓷材料的致密化可以通过多种方法实现。许多商用陶瓷都是通过无压烧结粉末加工方法制造的部件生产的。23-25有些陶瓷很难通过无压烧结致密化。