颜色 白色 体积密度(烧成) 3.74 Mg/m 3 颗粒大小 14 m 孔隙率(表观) 0%(全致密)% 标称 维氏硬度 12.8 GPa @ Hv 0.5kg 抗压强度 2000 MPa 弯曲强度(3 点)@20C 280 MPa 杨氏模量@20C 330 GPa 断裂韧性,MPa.m ½ 3.5 热导率 24 W/mK @20C 热膨胀系数
摘要:本研究旨在评估粒度和预烧结温度对预烧结整体式氧化锆块力学性能的影响。氧化锆块采用两种氧化锆 3YSZ 粉末制成:一种粒度为 20 纳米(20 nmZ),另一种粒度为 60 纳米(60 nmZ)。块体通过胶体加工制备;通过注浆成型和冷等静压成型;并在 850、900 和 950 °C 下部分烧结 2 小时。20 nmZ 和 60 nmZ 块的直径为 40 毫米,厚度分别为 5 毫米和 20 毫米。随后检查了块体的收缩性、硬度和密度特性。20 nmZ 块比 60 nmZ 块表现出更高的收缩性、预烧结密度和维氏硬度。 20 nmZ 块的维氏硬度值范围为 0.9 GPa 至 1.27 GPa。这些值与商业产品的硬度值相当。在最高烧结温度下烧结时,20 nmZ 和 60 nmZ 块分别达到理论密度的 96.5% 和 95.9%。结果表明,通过控制母体氧化锆粉末的初始粒度并在适当的温度下对块进行预烧结可以改善预烧结单片氧化锆块的机械性能。
• 氦气泄漏测试 • 染料渗透检测 • 符合 ASTM G 61 (CPP) 的腐蚀测试 • 焊缝 X 射线检测 • 材料硬度测试(维氏硬度计) • 压力测试 • 尺寸检查前的冷应力浴(使用液氮) • 水套测试(起泡器的 DOT 批准) • 显微镜图像(显微切片和表面光洁度) • PMI = 正材料识别(X 射线荧光) • 3D 几何尺寸的精度
颜色 白色 体积密度 (烧成) 3.89 Mg/m 3 颗粒大小 10 m 孔隙率 (表观) 0% (全致密) % 标称 维氏硬度 14.3 GPa @ Hv 0.5kg 洛氏硬度 (R45N) 82 抗压强度 2000 MPa 弯曲强度 (ASTM C1161, 3 点) 330 MPa 杨氏模量 @20C 370 GPa 热导率 (ASTM E228) @ 20 o C 30.8 W/mK @ 300°C 13.7 W/mK @ 600°C 9.2 W/mK @1200°C 5.9 W/mK @1500°C 4.9 W/mK 热膨胀系数
增材搅拌摩擦沉积 (AFSD) 是一种新兴的固态增材制造技术,其中材料逐层沉积。与基于熔合的增材制造工艺不同,AFSD 依靠旋转工具通过摩擦热和压力挤压和粘合原料材料,使材料温度低于其熔点,以消除与熔合相关的缺陷。由于其高沉积速率,它适用于大型结构制造。然而,AFSD 仍处于开发阶段,存在关于沿构建高度的硬度变化、缺陷形成和残余应力分布的问题。在本研究中,使用光学显微镜、维氏硬度测试和中子衍射检查了 AFSD 制造的结构。光学显微镜显示第一层和基材界面以及沉积边缘存在缺陷,而硬度测试表明沉积硬度从最后一层到第一层降低。中子衍射显示基材熔合区附近存在拉伸残余应力,而大多数沉积物中存在压缩残余应力。
摘要:铜具有很高的热导率,是现代航空航天推进系统中热应力部件冷却的关键材料。在此类应用中使用铜材料需要材料具有很高的强度和高温稳定性,这可以通过氧化物弥散强化的概念来实现。在这项研究中,我们展示了使用激光增材制造对两种高导电沉淀强化 Cu-Cr-Nb 合金进行氧化物强化。通过在行星磨机中进行机械合金化,将气雾化的 Cu-3.3Cr-0.5Nb 和 Cu-3.3Cr-1.5Nb (wt.%) 粉末材料用 Y 2 O 3 纳米颗粒装饰,然后通过激光粉末床熔合 (L-PBF) 的激光增材制造工艺进行固结。虽然可以制造出致密的强化和非强化合金样品 (>99.5%),但氧化物弥散强化合金还表现出均匀分布的富含钇和铬的氧化物纳米颗粒,以及所有受检合金中存在的 Cr 2 Nb 沉淀物。较高的铌含量导致维氏硬度适度增加约 10 HV0.3,而均匀分散的纳米级氧化物颗粒导致材料强度与非强化合金相比显著增加约 30 HV0.3。
二维 (2D) 过渡金属碳化物(称为 MXenes)自 2011 年以来不断发展,部分原因是它们具有令人印象深刻的高电导率、刚性机械性能和丰富的化学活性表面基团。MXenes 的这些关键特性使它们成为均匀覆盖金属粉末以用于增材制造多功能金属复合材料的有吸引力的候选者。在本研究中,我们报告了一种可调的自组装过程,即使用 1 – 10 wt% 的单层至多层 Ti 3 C 2 T x MXene,在微米级 Al 颗粒上形成纳米厚的 2D MXene 薄片。此外,我们讨论了使用 2D x 射线衍射 (XRD 2 ) 对这些复合材料进行表征,以识别特征性的 Ti 3 C 2 T x 衍射峰。最后,我们使用原位 XRD 2 结合维氏硬度和扫描电子显微镜/能量色散 x 射线光谱法来了解烧结对 Ti 3 C 2 T x 形态的影响以及由此产生的块状复合材料的机械性能。这项研究旨在帮助未来在 MXene-金属复合材料的增材制造方面取得进展,以用于一系列多功能应用。
溶液形成已被证明是增加陶瓷硬度的方法之一。5 先前的研究已经制备了许多 HEB 组合物,它们有可能比单个组分硼化物具有更高的硬度。8–10 例如,Gu 等人 11 研究了 (Hf 0.2 、Nb 0.2 、Ta 0.2 、Ti 0.2 、Zr 0.2 )B 2 作为典型的 HEB。在 2000 ◦C 下进行放电等离子烧结 (SPS) 后获得的维氏硬度 (VH) 为 22.44 GPa,载荷为 9.8 N。基于该研究,Feng 等人 4 制备了一系列名义上纯净的 HEB。基本成分为 (Hf 0.2 ,Zr 0.2 ,Ti 0.2 ,Ta 0.2 ,Nb 0.2 )B 2 ,其中 Nb 用 V、Cr 或 Mo 代替,Ta 和 Nb 用 Mo 和 W 代替。含有 Cr、Mo 或 Mo 和 W 组合的成分具有最高的 VH 值,在 0.49 N 负载下超过 40 GPa。同样,Quin 等人研究了具有非等摩尔浓度 Mo 和 W 的各种 HEB 成分。根据该研究,(Zr 0.225 ,Hf 0.225 ,Nb 0.225 ,Mo 0.225 ,W 0.1 )B 2 在 1.96 N 负载下具有 27.5 GPa 的 VH。12
陶瓷/聚合物纳米复合材料因具有设计独特性和性能组合而受到广泛关注,据报道是传统复合材料中没有的 21 世纪材料。在这项工作中,我们尝试研究、开发和改进设计和制造的陶瓷/聚合物生物复合材料的生物力学,用于在复杂骨折和骨疾病的情况下修复和替换人体天然骨,方法是将纳米填料陶瓷颗粒添加到聚合物基质纳米复合材料 (PMNC) 中,以制造混合二氧化钛和氧化钇稳定的氧化锆增强高密度聚乙烯 (HDPE) 基质生物复合材料。使用热压技术在不同压缩压力 (30、60 和 90 MPa) 和复合温度 (180、190 和 200 °C) 下研究了这些生物活性复合材料。 SOLIDWORKS 17.0 和有限元 ANSYS 15.7 软件程序用于模拟、建模和分析能够承受最高应力和应变的股骨生物力学。响应面法 (RSM) 技术用于改进和验证结果。对于所有制造的纳米生物复合材料系统,结果表明,获得的输出参数值随着工艺输入参数的增加而增加,应变能和等效弹性应变值也反之亦然,纳米陶瓷成分也是影响结果的主要因素。本研究的主要研究结果推断,随着纳米陶瓷粉末(TiO 2 )含量从 1% 增加到 10%,压缩断裂强度和显微维氏硬度值分别增加了 50% 和 8.45%,而当添加 2% 的氧化锆(ZrO 2 )时,压缩断裂强度和显微硬度分别增加了 28.21% 和 40.19%。当使用 10% TiO 2 + 2% ZrO 2 /HDPE 生物复合材料时,在最高压缩率下
Liu 等 [36] 在 1950 ℃ 和 50 MPa 压力的 SPS 过 程中,发现随着 TiB 2 的添加量由 5 mol% 增至 30 mol% ,复合陶瓷的硬度降低,断裂韧性增加。 除裂纹偏转和 TiB 2 的钉扎效应使 B 4 C 晶粒细化 ( 从 1.91 μm 减至 1.67 μm) 外,两相间位错的产生, 是 B 4 C 陶瓷增强、增韧的次要原因,其在陶瓷断 裂前吸收能量,造成局部强化 [37–38] 。研究发现, 添加 20 mol% TiB 2 时,复合陶瓷的相对密度为 97.91% ,维氏硬度为 (29.82±0.14) GPa ,断裂韧性 为 (3.70±0.08) MPa·m 1/2 。 3.1.2 Ti 单质引入 与直接添加 TiB 2 相比,在烧结过程中原位反 应生成 TiB 2 可以在较低的烧结温度下获得更高 的密度和更好的机械性能。 Gorle 等 [39] 将 Ti-B( 原 子比 1:2) 混合粉体以 5 wt.% 、 10 wt.% 和 20 wt.% 的比例加入到 B 4 C 粉末中,研磨 4 h 后通过 SPS 在 1400 ℃ 下获得致密的 B 4 C 复合陶瓷。由于 WC 污染,获得了由被 (Ti 0.9 W 0.1 )B 2 和 W 2 B 5 的细颗粒 包裹的 B 4 C 颗粒组成的无孔微结构。当 Ti-B 混合 物的量从 5 wt.% 增至 20 wt.% 时,烧结活化能从 234 kJ·mol −1 降至 155 kJ·mol −1 。含 5 wt.% Ti-B 混 合物的 B 4 C 复合材料的最大硬度为 (3225±218) HV 。由于 TiB 2 的原位形成反应是高 度放热并释放大量能量的自蔓延反应,因此,原 料颗粒界面间的实际温度预计高于 SPS 烧结温 度,同时,液相 W 2 B 5 的形成润湿了 B 4 C 表面, 有助于降低 B 4 C 晶粒的界面能,并加速了沿晶界