摘要:关于添加石墨烯增强体来改善氧化铝 (Al 2 O 3 ) 陶瓷材料微加工性能的研究仍然太少且不完整,无法满足可持续制造的要求。因此,本研究旨在详细了解石墨烯增强体对提高 Al 2 O 3 基纳米复合材料激光微加工性能的影响。为此,使用高频感应加热工艺制备了高密度 Al 2 O 3 纳米复合材料样品,其中石墨烯纳米片 (GNP) 的含量为 0 wt.%、0.5 wt.%、1 wt.%、1.5 wt.% 和 2.5 wt.%。对样品进行激光微加工。之后,研究了 GNP 含量对烧蚀深度/宽度、表面形貌、表面粗糙度和材料去除率的影响。结果表明,纳米复合材料的微加工性能受到 GNP 含量的显著影响。与基础 Al 2 O 3(0 wt.% GNP)相比,所有纳米复合材料的烧蚀深度和材料去除率均有所改善。例如,在更高的扫描速度下,与基础 Al 2 O 3 纳米复合材料相比,GNP 增强样品的烧蚀深度增加了 10 倍。此外,与基础 Al 2 O 3 样品相比,0.5 wt.%、1 wt.%、1.5 wt.% 和 2.5 wt.% GNP/Al 2 O 3 纳米复合材料的 MRR 分别增加了 2134%、2391%、2915% 和 2427%。同样,与基础 Al 2 O 3 相比,所有 GNP/Al 2 O 3 纳米复合材料样品的表面粗糙度和表面形貌都有了显著改善。这是因为 GNP 增强体通过增加光吸收率和热导率并减小 Al 2 O 3 纳米复合材料的晶粒尺寸,降低了烧蚀阈值并提高了材料去除效率。在 GNP/Al 2 O 3 纳米复合材料中,0.5 wt.% 和 1 wt.% GNP 样品在大多数激光微加工条件下表现出优异的性能,缺陷最少。总体而言,结果表明,使用基本光纤激光系统(20 瓦)和非常低功耗,可以高质量、高生产率地加工 GNP 增强 Al 2 O 3 纳米复合材料。这项研究表明,在氧化铝陶瓷基材料中添加石墨烯以提高其可加工性具有巨大的潜力。
在不断发展的口腔修复领域,咬合和功能的重要性从未像现在这样重要。随着高强度陶瓷和混合材料等先进修复材料的出现,口腔修复医生在恢复牙齿美观和功能方面面临着新的机遇和挑战。在探索这些材料的影响时,我们还必须考虑它们对咬合和颞下颌关节 (TMJ) 的影响。高强度陶瓷以其耐用性和美观性而闻名,它改变了牙科修复的格局。这些材料传统上因其美观优势而受到青睐,现在因其承受巨大咬合力的能力而受到认可。然而,这种强度需要仔细考虑咬合。高强度陶瓷的整体应用为创造单件修复体提供了机会,这种修复体不仅坚固而且设计无缝。这降低了脱层和粘结失效的可能性,从而有望延长修复体的使用寿命。尽管如此,整体式修复体也面临着独特的挑战。由于其刚性,不正确的咬合调整会导致不利的力量传递到下层结构,特别是颞下颌关节。临床医生必须勤勉确保准确建立和维持咬合关系。必须在治疗计划中融入一种对颞下颌关节动态敏感的适应性咬合治疗方法,以减轻关节功能障碍的可能性。混合材料结合了陶瓷和复合树脂的优点,提供了一种令人兴奋的替代方案,在美观、强度和可加工性之间取得了平衡。这些材料在修复设计可能需要灵活性的情况下尤其有利;它们可以比纯陶瓷材料更有效地吸收和消散力量。在考虑颞下颌关节的功能时,这一特性尤为重要,因为这些材料可以帮助在整个牙弓上更均匀地分布咬合力,从而减少可能导致功能障碍或不适的局部应力集中。将这些新的修复材料整合到临床实践中需要全面了解咬合及其在保护颞下颌关节健康方面的意义。修复医师必须优先评估咬合方案及其与颌骨位置和功能的关系。采用咬合分析和高级成像等诊断工具有助于识别治疗期间可能出现的任何差异。此外,与正畸医师和口腔外科医生的跨学科合作可以通过解决可能导致患者易患颞下颌关节疾病的潜在咬合问题来改善治疗效果。强调多学科方法可确保修复体不仅能实现其直接的美观和功能目标,而且还有助于咀嚼系统的整体健康和稳定。
对于军用飞机而言,燃气涡轮发动机制造商和最终用户面临的一个关键问题就是耐久性。尤其是加力燃烧段的条件非常恶劣,发动机喷嘴的设计寿命通常只有涡轮发动机其他硬件的一半。目前的喷嘴基于由密封件和襟翼制成的轴对称可变喷嘴。这些组件必须承受极端温度(通常超过 1000°C)以及与加力燃烧器点火相对应的快速热循环。此外,加力燃烧段通常具有燃烧功能不均匀的特点,这会在某些喷嘴瓣上产生热条纹。因此,这些部件会受到非均匀热流的影响,襟翼和密封件的重叠设计尤其明显,从而在整个宽度上产生高热应力。镍基合金通常用于发散襟翼和密封部件。严酷的热机械环境使镍基部件产生大量开裂,再加上高温 1 导致的蠕变变形。结果是部件拆卸增加,直接影响可操作性、维护和成本。军用发动机对热段部件更长使用寿命和更高推重比的追求为陶瓷材料打开了大门。陶瓷基复合材料 (CMC) 适用于暴露在高温(高达 1000°C)下的加力燃烧段,包括高热梯度。因此,人们继续对在军用燃气涡轮发动机中开发、测试和部署 CMC 感兴趣,一些开发已经取得成功。这是为 F/A-18 E/F 超级大黄蜂 2 战斗机提供动力的 F414 发动机喷嘴引入 SiC/C CMC 的情况,以及为阵风 3 战斗机提供动力的 M88 发动机喷嘴外襟翼引入 C/SiC CMC 的情况。考虑用于燃气轮机部件的 CMC 涵盖了通过化学气相渗透 (CVI)、溶胶凝胶路线、聚合物渗透和热解 (PIP) 和熔融渗透 (MI) 4 制造的各种纤维和基质。所得材料能够承受排气喷嘴的高温和热疲劳。然而,CMC 组件的耐久性与其抗氧化性直接相关,这会影响其热机械潜力并导致部件破裂。已经对几种 CMC 密封件进行了地面测试,并在具有代表性的全地面发动机寿命后测量了机械性能。近几年,斯奈克玛推进固体公司 (SPS) 开发了先进的 SiC/SiC 和 C/SiC 材料,包括多层编织和自密封基质。普惠公司和空军研究实验室正在考虑将这些材料用于 F100-PW-229 发动机喷嘴发散密封件,该密封件为 F16 和 F15 战斗机提供动力。本文介绍了发动机经验和后测试特性的结果。将讨论材料系统对燃气轮机喷嘴应用的适用性。
简介使用常规方法的陶瓷加工技术应用于最先进的陶瓷,称为智能陶瓷或智能陶瓷或电陶瓷。[1,2]考虑到所得产品的经济方面和相称的好处,本研究中排除了溶胶 - 凝胶和湿化学加工途径。在本研究中还排除了使用陶瓷成分在制造使用真空涂料单元的涂料或设备中。基于目前的信息,预计与化学途径处理相比,常规处理方法可以提供相同的性能陶瓷。当烧结温度,加热和冷却坡道,峰值温度(烧结温度),浸泡时间(保持时间)等时,这是可能的。被认为是可变参数。此外,烧结操作之前的可选钙化步骤仍然是重要的变量参数。这些变量参数构成烧结的曲线,以获得烧结的产品。也可以与烧结曲线的变量结合使用,以获得归因于钙化步骤的多个烧结曲线的相同产品。总体而言,对潜在的热和电绝缘涂层,微电子和集成电路,离散和集成设备等进行了最先进的陶瓷技术。在太空计划中的应用程序。陶瓷系统是随机定向的单个/多相多晶半导体。聚集的粉末不能有效地填充空间。这些系统基于氧化物或非氧化物或两者组成的某种杂化复合材料。轻巧的陶瓷材料不断搜索各种空间应用,作为传感器,微电器设备和电路,绝缘子,涂料,辐射屏蔽,能量转换,机械和结构支持等。利用传统的陶瓷加工方法,然后强调与钙化步骤结合烧结,以更好地执行陶瓷体。可以看到传统的陶瓷加工方法是制造积极稳定设备,防止涂料,不降解的绝缘子和结构等的经济途径。因此,智能陶瓷意味着在严重或敌对的应用领域成功使用的有效陶瓷物体而不会失败或寿命增加。陶瓷的加工/制造陶瓷加工技术涉及使用高温窑进行常规烧结的浆液和喷雾干燥的颗粒准备。本研究中未包括微波烧结和激光烧结。浆料制剂取决于原料,因为颗粒的表面电荷起着构成Zeta电位的重要作用。ZETA电位是由每个粒子从悬空键中造成的集量表面电荷产生的。电荷密度的性质决定了浆料的p h,因此与Zeta电位有关。通常,高ZETA电位表示分散良好的浆液,而低Zeta电位表示弱或强烈倾斜的浆液。此外,颗粒的聚集也是范德华表面力引起的严重问题。絮凝和聚集会导致最终产物的微观结构中的空隙。
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。
航空航天 [ 1 ]、汽车 [ 2 ]、电子 [ 3 ]、医药 [ 4 ]、建筑 [ 5 ] 和医疗保健监测 [ 6 ]。根据美国材料试验协会 (ASTM) 的定义,AM 分为七种工艺:粘合剂喷射、板材层压、直接能量沉积、材料挤出、粉末床熔合、材料喷射和大桶光聚合[ 7 ]。基于 AM 的应用,该领域已对不同工程方面进行了研究。例如,最近的研究工作研究了可持续性 [ 8 ]、机械强度 [ 9 ]、环境影响 [ 10 ] 和不同的焊接应用 [ 11 ]。由于 AM 加工参数(例如粉末大小、打印速度、层厚度、激光功率和光栅方向)对 3D 打印部件的结构完整性和机械性能具有至关重要的影响,因此已经使用不同的方法来优化这些参数并预测打印部件的机械行为 [12 e 17]。例如,最近在 [16] 中,基于一系列拉伸试验确定了 3D 打印聚合物复合材料的强度和刚度。此外,还记录了纤维取向对所检查部件机械性能的影响。在 [17] 中,从微观和宏观层面研究了工艺条件对 3D 打印复合材料制造的影响。在此背景下,基于材料挤出技术打印了短碳纤维增强聚合物复合材料。基于图像的统计分析用于微观结构表征(例如纤维体积分数)。此外,还使用蒙特卡洛采样方法来丰富数据集。结果表明,工艺参数对孔隙产生和孔隙体积分数分布起着至关重要的作用。文献调查显示,与实验实践并行,数值模型和不同的人工智能 (AI) 方法也已用于研究 3D 打印部件的性能特征 [18 e 21]。例如,在 [22] 中,采用 3D 有限元模型来确定工艺参数对陶瓷材料 3D 打印中熔池轮廓和焊珠形状的影响。同时,提出了一种基于物理的分析模型来评估增材制造金属零件中的残余应力 [23]。为此,使用温度分布预测来评估该过程的热特征。据报道,热应力用作计算残余应力的输入。这些先前的研究表明,进行的模拟仅集中在 AM 过程的一个或两个方面。由于快速准确地预测所有机械性能和某些制造方法的整个过程是不切实际的,因此人们使用了数据驱动模型,其统一称为机器学习 (ML) [ 24 和 28 ]。机器学习是一门跨学科的学科,是人工智能的一个分支,它通过算法学习促进了低成本计算[29]。在机器学习方法中,不需要一长串基于物理的方程,而是使用以前的数据。基于机器学习方法的优势,它们已在增材制造领域用于不同目的[30e39]。例如,在[30]中,提出了一种混合机器学习算法来推荐3D打印部件的设计特征。通过3D打印汽车部件的设计检验了所提出的方法。经验不足的设计师可以在设计阶段使用所述方法。基于建议的增材制造设计特征,机器学习算法的功能
2毛鲁理工学院(IMT)教授;概括。这项研究介绍了将石墨烯NAN板(GNP)掺入环氧树脂聚合物基质(Araldite Ly 5052)中,旨在改善材料影响性能。移植纳米复合材料对于研究高级材料至关重要,因为它提供了源自其结构的独特特性。植物反过来具有显着的电导率和热电导率,具有出色的机械电阻。这些特征使从电子设备到先进的结构材料的各种应用中具有高度有希望的石墨烯纳米复合材料。使用了水乳液方法,通过扫描电子显微镜(SME)(SME)评估环氧树脂中的GNP分散剂,并通过扫描探索性热量法(DSC)评估了热影响。结果表明该方法具有良好的可重复性,有效地从乳液中去除水,并导致令人满意的分散体。在撞击测试中,添加0.1%CNP揭示了材料的机械性能的改善。然而,高于此值的浓度没有提供额外的好处,在某些情况下,浓度会损害树脂的机械行为。尽管具有0.1%CNG的改进是显而易见的,但与其他研究的比较表明,尽管其生产和成本复杂,但氧化石墨烯(GO)还是有效的。复合材料由两个阶段,提名和加固形成。通常,矩阵是一种聚合物,金属或陶瓷材料。简介复合材料是多相材料,源自两种或多种材料的仔细组合,它们通常在相间牢固地结合在一起,其中一些最终性质超过了构成它的材料的特性。矩阵是周围材料的连续相位的连续相位,并填充了增援部队之间的区域,从而提供了复合材料的结构支持。加固,反过来是一个不连续的阶段,通常用于使矩阵改善其性质。此阶段由纤维,颗粒或其他形式组成,其方向,分散和体积对机械,物理,化学和各向异性特性有直接影响。许多天然和人造材料可以分类为复合材料,例如木材,骨头,增强橡胶,填充聚合物,混凝土,金属联盟,多晶骨料等(Hashin,1983)。复合材料的特定且高度有希望的类别称为聚合物纳米复合材料。聚合物纳米复合材料通常被定义为聚合物基质和小于100 nm的尺寸的增强的组合。这些添加剂可以是一个维度(例如纳米管和纤维),两个维(例如层)或三维(包括球形颗粒)。在过去的几十年中,这种类型的材料吸引了学术界,就像少量的纳米活性一样,该材料的机械性能有了很大的一般改进。这一事实是由于与微观和宏观添加剂相比,纳米活性体积的表面积比较高(Mai等,2006)。是石墨烯,这种材料在科学和技术领域非常相关。他的发现发生在2004年,曼彻斯特大学的研究人员于2010年赢得了诺贝尔物理奖。它的结构由以六边形形式组织的单层碳原子组成,并以SP 2的形式杂交,将石墨烯性能
《纳米材料和生物结构文摘》第 17 卷,第 4 期,2022 年 10 月 -12 月,第 134 页。 1431-1440 增强 BaZr 1-x Ti x O 3 无铅陶瓷的介电和储能性能 A. Ahmad a 、S. Uddin b,c 、MF Nasir a 、G. Dad c 、A. Zaman a,* 、V. Tirth d,ea 物理系,里法国际大学,伊斯兰堡 44000,巴基斯坦 b 物理系,政府学院海亚塔巴德,白沙瓦 25000,巴基斯坦 c 物理系,库尔塔巴科学与信息技术大学,白沙瓦 25000,巴基斯坦 d 机械工程系,工程学院,哈立德国王大学,阿卜哈 61421,阿西尔,沙特阿拉伯王国 e 先进材料科学研究中心(RCAMS),哈立德国王大学古拉格,阿卜哈 61413,阿西尔,邮政信箱号 9004,沙特阿拉伯王国 铁电 BaZr 1-x Ti x O 3 (0 ≤ x ≤ 8) 陶瓷组合物采用固相反应法合成。该材料在空气中以 1250 °C 煅烧。在这项工作中,我们研究了室温下 BaZr 1-x Ti x O 3 的铁电、储能和微波介电性能。XRD 谱表明 BaZr 1-x Ti x O 3 组合物具有钙钛矿结构,空间群为 Pm-3m。SEM 形貌表明晶界数量的增加导致极化增加。通过改变电场(范围)和陶瓷材料的成分,从 (PE) 环路计算出储能性能。已经观察到相对介电常数随温度的增加而增加。据报道,存储能量密度 (W rec ) 为 0.043 J/cm 3 ,而效率 (ɳ) 在室温下为 57%,在含量 (x=0.06) 下为 40 kv/cm。钛酸钡锆 (BZT) 将成为储能装置的绝佳候选材料。 (2022 年 9 月 15 日收到;2022 年 12 月 9 日接受) 关键词:BaZr 1-x Ti x O 3 钙钛矿、固态路线、铁电、储能、无铅 1. 简介如今,任何人都面临着任何类型能源的危机,他们对能源资源的需求日益增加。在未来三十年,这些需求在世界范围内应该翻一番 [1]。由于大量使用,自然资源煤炭、石油和天然气将几乎耗尽。这还会造成污染、温室效应、气溶胶、酸雨和全球变暖 [2, 3]?需要寻找可再生能源,并储存这些可再生能源,这是一个问题[4]这些可再生能源本质上都是电能,因此需要储存它[5]在过去的几十年里,双极电容器以及高能量存储密度是目前可用的储能设备中最好的选择,即电池、双极电容器、燃料电池和超级电容器[6-8]。电介质具有高能量存储(ES)材料,因为它们具有相对较大的可释放能量密度(W rec)、高效率(η),以及适当的电场击穿强度(BDS)[9]。介电电容器的能量密度可以通过方程曲线下的面积计算,Wrec = ∫ 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑝𝑝 𝑟𝑟 𝑝𝑝 𝑖𝑖 (1)
BME 5267 生物流体力学 MAP 2302, EML 3701, EML 4703 √ FA 3(3,0) EAS 5123 中级空气动力学 EAS 4143, (EML 5060) √ 偶尔 3(3,0) EAS 5211 气动弹性学 EAS 3101/EML 3701, EAS 4210/EML 4220 √ 偶尔 3(3,0) EAS 5315 火箭推进 EAS 4134/ EML 4703 √ 偶尔 3(3,0) EEE 5332C 薄膜技术 EEE 3350/ 同等学历 √ 偶尔 3(2,1) EEE 5352C 半导体材料与器件特性 EEE 3350/ CI √奇数 FA 3(2,3) EEE 5356C 固态器件制造 EEE 3350 √ FA/ SP 4(3,3) EEE 5378 CMOS 模拟和数字电路设计 EEE 4309C √ FA 3(3,0) EEE 5513 数字信号处理应用 EEL 4750 √ SP 3(3,0) EEE 5542 随机过程 I EEL 3552C, STA 3032 √ FA/ SP 3(3,0) EEE 5557 雷达系统简介 EEL 3552C √ SP 3(3,0) EEL 5173 线性系统理论 EEL 3657 √ SP 3(3,0) EEL 5245C 电力电子学 EEE 4309C √ FA 3(3,0) EEL 5437C 微波工程EEL 3470/ CI √ FA 4(3,3) EEL 5462C 天线分析与设计 EEL 3470/ 等效 √ 奇数 FA 3(3,1) EEL 5630 数字控制系统 EEL 3657 √ FA 3(3,0) EEL 5669 自主机器人系统 EEL 5173/ CI √ 奇数 FA 3(3,0) EEL 5722C 现场可编程门阵列 (FPGA) 设计 EEE 3342C √ 偶数 FA 3(3,3) EIN 5108 技术组织环境 研究生身份/ CI √ FA 3(3,0) EIN 5117 管理信息系统 I CI √ SP 3(3,0) EIN 5140 项目工程 研究生身份/ CI √ FA/SP 3(3,0) EIN 5248C人体工程学 CI √ FA 3(2,2) EIN 5251 可用性工程 STA 3032/ 同等 √ SP 3(3,0) EIN 5346 工程物流 ESI 5306/ ESI 4312 √ 偶尔 3(3,0) EMA 5060 高分子科学与工程 EGN 3365 √ 偶尔 3(3,0) EMA 5104 中间结构与材料属性 EGN 3365 √ FA 3(3,0) EMA 5106 冶金热力学 EGN 3365 √ 偶尔 3(3,0) EMA 5140 陶瓷材料概论 EGN 3365 √ 偶尔 3(3,0) EMA 5317 材料动力学 CI √ 偶尔3(3,0) 指数移动平均线5584 生物材料 EGN 3365 √ 偶数 SP 3(3,0) EMA 5610 激光材料加工 EGN 3343/ EMA 5106 / CI √ 偶尔 3(3,0) EML 5060 MAE 中的数学方法 MAP 2302 √ FA 3(3,0) EML 5152 中级传热 EML 4142, EML 5060 √ 偶尔 3(3,0) EML5228C 模态分析 EML 3303C, EML 5060 √ 偶尔 3(3,0) EML 5237 中级材料力学 EML 3500/ EAS 4200, EML 5060 √ FA 3(3,0) EML 5271 中级动力学 EGN 3321/ EML 3217 √ 偶尔 3(3,0) EML 5290 MEMS 与微机械加工简介 研究生身份/CI √ 零星 FA 3(3,0) EML 5311 系统控制 EML 4225C,(EML 5060) √ 偶尔 3(3,0) EML 5402 涡轮机械 EML3101,EML 4703/EAS 4134 √ 偶尔 3(3,0) EML 5456 可持续电力涡轮机 EML 5237 √ FA 3(3,0) EML 5546 复合材料工程设计 EML 5237 √ 偶尔 3(3,0) EML 5713 中级流体力学 EML 4703,(EML 5060) √ 偶尔 3(3,0)需缴纳研究生学费和费用(GPA ≥ 3。0 必修)本科生需要 Override 才能注册这些课程。未在此列表中列出的课程必须获得系副主任的批准。于 2022 年 8 月 22 日更新
