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超耐火过渡金属二硼化物陶瓷的致密化
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。
Danielle Gerstner 女士 高超音速和先进系统材料分部负责人
Gerstner 女士拥有海军材料工作经验，曾为海军航空系统司令部 (NAVAIR) 和海军海上系统司令部 (NAVSEA) 从事研究、开发、测试和评估 (RDT&E)、在役工程和解决问题等工作。2007 年至 2011 年，Gerstner 女士在 NAVAIR China Lake 材料工程部担任材料工程师。随后，从 2011 年到 2019 年，她在 NSWC Carderock 分部非金属材料分部担任陶瓷组材料工程师，同时担任代理分部负责人。2019 年，她成为 NSWC Carderock 分部新成立的先进系统和传感器材料分部的分部负责人，该分部于 2022 年更名为高超音速和先进系统材料分部。她是公认的高级材料工程主题专家，研究以下海军武器系统的超高温材料：导弹防御局 (MDA) AEGIS-BMD SM3 Blk IB、SM3 Blk. IIA 以及各种防御性和进攻性高超音速飞行器。她的专业知识和经验包括陶瓷、陶瓷基复合材料、用于高速飞行器热保护系统的难熔金属和合金、导弹推进材料、前缘和飞行器鼻尖。
WJEC 应用科学食品与营养课程...
AC1.1 解释个人如何承担食品安全责任 AC1.2 解释食品处理人员保持自身清洁卫生的方法 AC1.3 解释保持工作区域清洁卫生的方法 AC1.4 分析与食品安全相关的风险 AC2.1 解释营养素的结构并说明营养素的结构 营养素 • 蛋白质 • 脂质 • 碳水化合物 • 矿物质 • 维生素 • 水 学习者应该了解营养素的结构并使用化学术语和模型。 AC2.2 对食物中的营养素进行分类 • 生物价值 • 血糖指数 • 营养素密度 • 营养素来源 • 营养素的互补作用 学习者应该了解所有营养素的主要和次要来源，并以不同的方式进行分类。学习者应该知道如何使用不同类型的资源对食品中的营养成分进行分类，例如 • 食品标签 • 食谱 • 营养素 AC2.3 评估食品生产方法对营养价值的影响 评估食品生产方法对营养价值的影响 食品生产方法 • 烹饪方法 • 包装/储藏方法 • 保存方法 • 食品强化 烹饪方法可能包括： • 煮 • 蒸 • 烘烤 • 油炸。包装/储藏方法可能包括： • 真空包装 • 冷藏 • 无菌食品加工和包装（AFP）。保存方法可能包括： • 冷冻 • 果酱 • 超高温灭菌。
GIF VHTR 氢气生产项目管理委员会
会见美国核反应堆技术的演讲者 Sam Suppiah 博士目前是加拿大核实验室 (CNL) 化学工程部门和氚设施运营设施管理局的经理，该实验室位于安大略省 Chalk River。他在英国伯明翰大学获得化学工程学位和博士学位，在加入 AECL（现为 CNL）之前，曾在英国的一家承包公司和英国天然气公司工作。他是安大略省的一名专业工程师和认证的项目管理专业人士 (PMP)。他在重水和氚、催化、电解技术、燃料电池技术、核和非核电池技术、高温和中温热化学过程制氢、蒸汽电解和储能等领域拥有超过 35 年的专业知识。他目前在 CNL 制氢领域的工作重点是开发混合铜氯循环。这项开发即将在 2021 年实现实验室规模的连续运行演示。Suppiah 博士一直领导与工业界、研究所和大学在上述许多领域开展合作。他是加拿大代表，也是第四代超高温气冷堆制氢项目管理委员会的现任主席。他还是加拿大氢能和燃料电池协会 (CHFCA) 的董事会成员。他经常在国际原子能机构的技术会议以及其他关于制氢的国家和国际会议上发表演讲。
2020-核材料选项.pdf
学生首次加入研究生课程时将被分配一名导师。但是，这种分配是暂时的，一旦学生了解到自己的兴趣与系内各教员的兴趣如何相吻合，就不应该犹豫更换导师。对于进行研究生研究的学生，研究主管也是他们的学术顾问。在注册未来学期之前，学生必须与导师讨论课程。核材料研究本指南适用于对辐射材料科学、核材料、探测器材料和相关主题的课程和研究感兴趣的核工程和放射科学研究生。材料选项主要针对希望通过博士学位继续在该领域学习的学生。本文件的目的是帮助您选择一系列具有中期和长期价值的课程，包括 NERS 系和整个密歇根大学。附件课程计划提供 (a) 典型的材料本科课程、(b) 理学硕士/科学与工程硕士课程示例、(c) 双 NERS-MSE 课程和 (d) 博士学位要求。虽然可以安排 NERS 的终端一年制硕士课程，但目前不建议这样做。各种研究主题包括：• 超高温气体反应堆材料 • 奥氏体不锈钢的辐照辅助应力腐蚀开裂 • 陶瓷和矿物中的辐射诱导非晶化 • 超临界水中辐照材料的行为 • 金属玻璃中的变形和结构转变 • 新型图案化纳米结构的辐射处理 • 通过中子散射表征材料 • 使用离子模拟中子辐照 • 非常高剂量的辐射效应 • 裂变和聚变核材料的多尺度计算机模拟 • TRISO 燃料中裂变气体释放的计算机模拟 • 研究闪烁体材料脉冲形状辨别的计算能力 • 理解电子和光电设备中辐射退化的机制：多时间尺度模型
电流辅助烧结技术在先进材料加工中的应用
电场和磁场为无机材料的合成、加工和微观结构调整提供了额外的自由度。[1] 与传统烧结技术相比，电流辅助烧结 (ECAS) 技术因显着增强和加速了烧结动力学而具有极好的前景，在先进材料的加工中非常有前景。[2 – 7] 从 100 多年前的第一项专利开始，如今专利和文献中描述了 50 多种不同 ECAS 技术原理。[3] 通常，可通过以下方式实现高加热速率和低停留时间的短期烧结：1) 在导电工具中间接加热非导电粉末，通过焦耳效应加热并将热量传导给粉末； 2) 通过感应或热辐射间接加热非导电粉末，直至达到起始温度，此时电流开始流过样品，因此可以直接加热；3) 通过焦耳效应直接将能量耗散在样品内，直接加热导电粉末；4) 通过样品突然释放存储在电容器中的能量，超快速直接加热导电粉末。粉末和工具材料的电导率主要决定样品是直接加热还是间接加热。金属、合金和特殊陶瓷材料，如 TiC、TiN、Ti(C,N)、MAX 相（M = 过渡金属，A = A 组元素，X = C 或 N）、WC、TiB2 和 ZrB2，作为超高温陶瓷 (UHTC)，可以在场辅助烧结技术/放电等离子烧结 (FAST/SPS) 模式下直接加热，因为它们的电导率比通常用作工具材料的石墨的电导率高几个数量级。反之亦然，大多数氧化物（Al2O3、ZrO2、YSZ、MgO、CeO2、掺杂钆的二氧化铈 [GDC] 等）和其他陶瓷，如 BN、Si3N4、SiC 和 B4C，由于其低电导率，则间接加热。通过施加单轴压力可以进一步提高 ECAS 技术的效率，这还可以支持烧结动力学，从而能够降低烧结温度
关于核能非电力应用的立场文件...
1. 背景 尽管世界各国政府都在努力确保能源供应安全，但他们也承诺通过各种技术大幅减少二氧化碳排放，包括减少用于能源生产的化石燃料。核能有潜力在全球脱碳努力中发挥重要作用，因为它具有部署灵活性（即，可提供不同规模的反应堆技术来支持分布式或集中式需求）和产品灵活性（即，有可能提供电力以外的服务，如热能和氢气，从而支持不同的能源市场）。需要付出巨大努力才能使发电行业脱碳；核能是有可能实现这一目标的关键技术选择之一。同时，随着可变可再生能源份额的增加，核能必须融入电网。因此，当前的核电站设计、电力公司、电厂和电网运营商以及监管框架必须适应，以实现发电的更高灵活性。此外，仅靠发电脱碳不足以实现具有挑战性的二氧化碳减排目标。工业和运输部门的能源需求为进一步减少排放提供了巨大的潜力，通过直接利用核能产生的热能和/或可能利用核能和电力生产的工艺中间体（例如氢气）。氢气生产作为一种能源储存策略、直接用于燃料电池汽车或作为合成运输燃料的原料具有重要意义。因此，必须重新评估核能系统的经济性，以考虑新的约束和参数：减少二氧化碳排放，实现 2050 年全经济净零排放目标，对一次热能脱碳的贡献，以及以所需规模生产氢气以减少天然气使用量并满足作为燃料和原料日益增长的需求（例如，用于生产氨或合成碳氢化合物燃料，特别是对于难以减排的行业），或作为长期能源储存的手段。 2001 年，六种最有前景的第四代反应堆技术（气冷快堆、铅冷快堆、熔盐反应堆、超临界水冷反应堆、钠冷快堆和超高温反应堆）被选定，以满足提高可持续性、提高经济性、提高安全性和可靠性的要求，以及在防扩散和实物保护方面采取更强有力的措施。第四代国际论坛 (GIF) 的成员正在合作开发这六种概念的工业化，通过技术、制度和组织创新来实现这些目标。自选定六种第四代核电系统以来，能源生产领域出现了新的挑战，过去 20 年来，人们对能源系统和核能潜在作用的理解发生了巨大变化。在不久的将来，能源供应战略将迅速演变，以满足日益增长的全球能源需求，同时采取措施实现所有能源供应链和基础设施（即从一次能源（矿山）、能源系统供应商、能源生产商到运输系统和最终用户）的生命周期脱碳。
特刊“先进耐火合金”：金属，MDPI
在竞争激烈的全球市场上，具有极端且通常不寻常性能组合的金属材料一直供不应求。当前最先进的金属材料，如镍基高温合金，正在接近其发展的物理极限，因为未来应用所需的工作温度接近或超过了它们的熔点。能源和交通等社会影响重大领域的进步要求探索和开发新型材料解决方案，以在更高温度下改善结构或功能性能。先进难熔合金，特别是难熔金属间复合材料 (RMIC)，如 Nb-硅化物原位复合材料、Mo-硅化物基合金、难熔高熵合金 (RHEA)、难熔复合浓缩合金 (RCCA) 和难熔高温合金 (RSA)，作为潜在的结构材料，其使用温度远超镍基高温合金，引起了广泛关注 [1-5]。其中一些合金的优异性能使它们成为当前和未来广泛应用的有希望的候选材料。这些先进材料基于 13 种难熔金属，即钨、铼、锇、钽、钼、铌、铱、钌、铪、铑、钒、铬和锆，其熔点介于 1855 ◦ C（锆）和 3422 ◦ C（钨）之间。它们还可能包含其他元素，例如铝、硅和钛，旨在改善设计所需的性能（主要是机械和/或环境性能）。元素周期表中不同族的难熔金属的性能差异很大。难熔金属及其合金的共同特性是熔点高、高温强度高、对液态金属具有良好的耐腐蚀性。难熔金属在极高的温度下也能保持稳定的蠕变变形，部分原因是它们的熔点高。难熔金属可加工成线材、锭材、钢筋、板材或箔材。它们用途广泛，包括热金属加工、熔炉、照明、润滑剂、核反应控制棒、化学反应容器和空间核能系统。它们也是航空航天应用的关键高温材料。此外，难熔金属还可用作合金添加剂——例如，用于钢、高温合金和高熵合金 (HEA)。最后，应该提到的是，大多数难熔金属都具有生物相容性，为开发用于植入应用的生物材料铺平了道路。低温加工性差和高温氧化性差是大多数难熔金属和合金的缺点。通过使用特定的难熔金属和合金添加剂组合可以改善氧化性能。与环境的相互作用会显著影响它们的高温蠕变强度。这些金属和合金在高温下的应用通常需要使用保护气氛或涂层。最近，RMIC、RHEA、RCCA 和 RSA 已成为深入研究的主题，其中许多研究涉及用于航空航天应用的新型超高温材料的设计。本期特刊发表的论文提供了新的信息
特刊“先进耐火合金”：金属，MDPI
在竞争激烈的全球市场上，具有极端且通常不寻常性能组合的金属材料一直供不应求。当前最先进的金属材料，如镍基高温合金，正在接近其发展的物理极限，因为未来应用所需的工作温度接近或超过了它们的熔点。能源和交通等社会影响重大领域的进步要求探索和开发新型材料解决方案，以在更高温度下改善结构或功能性能。先进难熔合金，特别是难熔金属间复合材料 (RMIC)，如 Nb-硅化物原位复合材料、Mo-硅化物基合金、难熔高熵合金 (RHEA)、难熔复合浓缩合金 (RCCA) 和难熔高温合金 (RSA)，作为潜在的结构材料，其使用温度远超镍基高温合金，引起了广泛关注 [1-5]。其中一些合金的优异性能使它们成为当前和未来广泛应用的有希望的候选材料。这些先进材料基于 13 种难熔金属，即钨、铼、锇、钽、钼、铌、铱、钌、铪、铑、钒、铬和锆，其熔点介于 1855 ◦ C（锆）和 3422 ◦ C（钨）之间。它们还可能包含其他元素，例如铝、硅和钛，旨在改善设计所需的性能（主要是机械和/或环境性能）。元素周期表中不同族的难熔金属的性能差异很大。难熔金属及其合金的共同特性是熔点高、高温强度高、对液态金属具有良好的耐腐蚀性。难熔金属在极高的温度下也能保持稳定的蠕变变形，部分原因是它们的熔点高。难熔金属可加工成线材、锭材、钢筋、板材或箔材。它们用途广泛，包括热金属加工、熔炉、照明、润滑剂、核反应控制棒、化学反应容器和空间核能系统。它们也是航空航天应用的关键高温材料。此外，难熔金属还可用作合金添加剂——例如，用于钢、高温合金和高熵合金 (HEA)。最后，应该提到的是，大多数难熔金属都具有生物相容性，为开发用于植入应用的生物材料铺平了道路。低温加工性差和高温氧化性差是大多数难熔金属和合金的缺点。通过使用特定的难熔金属和合金添加剂组合可以改善氧化性能。与环境的相互作用会显著影响它们的高温蠕变强度。这些金属和合金在高温下的应用通常需要使用保护气氛或涂层。最近，RMIC、RHEA、RCCA 和 RSA 已成为深入研究的主题，其中许多研究涉及用于航空航天应用的新型超高温材料的设计。本期特刊发表的论文提供了新的信息
最终技术方案
MS&T22 全体会议 星期二 下午 宴会厅 A 74 MS&T22 海报展示会 星期一 下午 宴会厅 BC 112 ACerS Richard M. Fulrath 奖颁奖会 I 星期一 下午 407 33 ACerS Richard M. Fulrath 奖颁奖会 II 星期二 上午 407 54 ACerS 基础科学部 Robert B. Sosman 讲座 星期三 下午 407 96 ACerS 科学与社会前沿 - Rustum Roy 讲座 星期二 下午 407 74 ACerS GOMD Alfred R. Cooper 奖颁奖会 星期二 上午 412 65 ACerS/EPDC：Arthur L. Friedberg 陶瓷工程辅导与讲座 星期一 上午 407 11 增材制造 增材制造与蜂窝/晶格结构：设计、实现与应用 蜂窝/晶格结构 I 星期一 上午 305 11 蜂窝/晶格结构 II 星期一 下午305 33 海报会议 星期一 下午 宴会厅 BC 115 蜂窝/晶格结构 III 星期三 上午 307 77 增材制造建模、仿真和机器学习：微观结构、力学和工艺力学性能 星期一 上午 303 11 微观结构与缺陷 I 星期一 下午 303 33 海报会议 星期一 下午 宴会厅 BC 115 机器学习和人工智能 星期二 上午 303 54 微观结构与缺陷 II 星期三 上午 303 77 上午工艺 星期三 下午 303 96 陶瓷基材料的增材制造：工艺开发、材料、工艺优化和应用 陶瓷基材料的增材制造 I 星期一 上午 307 12 陶瓷基材料的增材制造 II 星期一 下午 307 34 海报会议 星期一 下午 宴会厅 BC 116 陶瓷基材料的增材制造 III 星期三 下午 307 97高温和超高温陶瓷与复合材料的增材制造：加工、特性和测试 复合材料和增强材料 WED AM 306 78 新方法与特性 WED PM 306 97 金属的增材制造：微观结构、性能和合金开发 铁基合金 - 316L MON AM 301 13 镍基超级合金 MON AM 302 13 功能材料和钨基系统 MON PM 301 35 铝合金 MON PM 302 35 铁基合金 II TUE AM 301 54 镍基合金 II TUE AM 302 55 高温和耐火材料 WED AM 301 78 其他有色金属材料 WED AM 302 79 其他材料 WED PM 301 98 加工与特性 WED PM 302 98 聚合物基材料的增材制造：挑战与潜力 聚合物基材料增材制造的建模/仿真与创新 MON PM 306 36