和锆酸盐(例如,Bace 0.6 Zr 0.3 Y 0.1 O 3-δ39,Bace 0.2 Zr 0.7 Y 0.1 O 3-δ40),Ytterbium和Ytterbium and yttrium co-
电弧增材制造 (WAAM) 是一种允许高效原位生产组件或再制造的工艺,它能够以更高的沉积速率和更低的成本进行生产。然而,WAAM 组件在沉积过程中会受到散热的影响,从而导致粗柱状晶粒生长,造成机械性能较差,限制工业应用。因此,本研究调查了将 Al 2 O 3 陶瓷粉末颗粒孕育剂引入 AWS A5.9 ER308LSi 不锈钢壁结构中的作用,通过细化晶粒工艺来提高机械性能。在沉积过程中,当温度降至 150ᵒC 时,手动将 Al 2 O 3 陶瓷粉末颗粒添加到每一层。为了弥补这些知识空白,我们进行了一系列完整的拉伸测试。制造了 WAAM 壁并分析了样品的微观结构。结果表明,WAAM SS308LSi 部件在沉积方向上的最高抗拉强度为 560 MPa,与未接种样品相比增加了 6%。这种改进是由于晶粒细化和异质成核的成功。该研究证明了该技术在 WAAM 部件制造或再制造过程中改善机械性能和微观结构的潜力。
在极高的温度下,陶瓷的关键参数之一是其抗蠕变性。蠕变行为的表征通常通过弯曲试验进行评估,当拉伸和压缩之间出现不对称时,蠕变行为的表征会变得复杂。为了检测和量化这种不对称行为,建议使用数字图像相关 (DIC)。首先,高温下 DIC 需要解决几个挑战,即随机图案稳定性、辐射过滤和热雾。由于加热陶瓷的可能性有限、应变场不均匀及其水平低,这些挑战更加严重。除了几项实验发展之外,由于使用了基于临时有限元运动学的两种 DIC 全局方法,应变不确定性得到了降低。最后,将所提出的方法应用于高抗蠕变性能设计的工业锆石陶瓷在 1350°C 下的不对称蠕变分析。
单向取向结构在增强大孔材料性能方面表现出显著的效率,但难以以省时省钱的方式构建。本文利用一种简便的方法来制造取向大孔陶瓷材料,即采用天然石墨薄片作为易散性材料,并利用累积轧制技术优先使薄片在陶瓷基体内排列。在大孔氧化锆陶瓷中形成了分布均匀的片状至近椭圆形孔隙,通过控制石墨薄片的添加量可以调节其孔隙率和微观结构特征。所得材料表现出良好的性能组合,抗压强度高达 1.5 GPa 以上,超过了大多数其他具有类似孔隙率的多孔氧化锆陶瓷,同时热导率低至 0.92 – 1.85 Wm − 1 ⋅ K − 1 。这项研究为开发具有增强性能的新型定向大孔材料提供了一种简单的方法,并且可以通过轻松的大规模生产来促进其应用。
激光粉末床熔合中的功能分级材料成分有可能制造具有定制性能的复杂组件。实现这一目标的挑战在于,当前的激光粉末床熔合机技术仅设计用于处理粉末状原料。本研究介绍了一种用于激光粉末床熔合的多原料材料打印方法。利用胶体雾化,在激光粉末床熔合过程中,碳化钨纳米颗粒成功沉积在 316L 不锈钢粉末床上。通过这种方式,在惰性处理室气氛下,一定量的碳化钨纳米颗粒均匀分散在粉末床上。结果,用这种方法打印的样品强度有所增加。同样,胶体介质在产生的微观结构中也起着重要作用。它导致形成一致稳定的熔池和坚固的晶体结构。给出了成功分散大量纳米颗粒的建议。此外,还介绍并讨论了材料雾化在激光粉末床熔合中的应用前景。
摘要 本文制备了不同锡含量(a从0.0到0.1范围)的多元Pb 0.75 Ba 0.25 (Zr 0.65 Ti 0.35 ) 1- a Sn a O 3 (PBZT/Sn) 陶瓷。采用无压烧结法对PBZT/Sn陶瓷样品进行致密化。研究了SnO 2 含量对PBZT/Sn陶瓷的晶体结构、微观结构、直流电导率和电物理性能(包括介电和铁电测试)的影响。PBZT/Sn陶瓷样品在铁-顺电相变温度下表现出高的介电常数,表现出相变的弛豫特征。 PBZT/Sn 材料中 SnO 2 含量过高(a = 0.1)可能会导致晶格应力和结构缺陷,从而导致陶瓷样品的铁电和介电性能下降。本研究表明,在基础 PBZT 化合物中添加 SnO 2(以适当的比例)可以影响微机电一体化和微电子领域实际应用所必需的参数。
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。
对陶瓷的添加剂制造的实施比其他材料类别更具挑战性,因为大多数塑形方法都需要聚合物粘合剂。激光添加剂制造(LAM)可以提供一条新的无粘合剂合并路线,因为它能够直接处理陶瓷而无需后处理。然而,陶瓷的激光加工,尤其是高性能氧化陶瓷,受到低热冲击性,弱致密性和低光吸收的限制;特别是在可见或近红外范围内。目前缺乏高性能氧化陶瓷的LAM(粉末床融合 - 激光束和定向能量沉积)的广泛审查。此最新的评论对氧化陶瓷领域的过程技术,部分属性,开放挑战和过程监测进行了详细的摘要和批判性分析。提高了准确性和机械强度的提高,可以将氧化陶瓷的含量开放到新领域。
仅加热和冷却就占总能源使用量的一半。由于其中 66% 的能源来自化石燃料 [2],因此,高效隔热和冷却材料对于降低人为 CO 2 排放至关重要。除了提供所需的热性能外,此类材料还应安全、可回收,并在制造和运行过程中消耗最少的能量。最先进的绝缘材料还不能满足这些要求。聚合物基绝缘体(例如发泡/挤塑聚苯乙烯和聚氨酯泡沫)的热导率相对较低,但耐火性和报废可回收性有限。尽管无机绝缘体具有固有的耐火性,但玻璃棉和矿棉在制造过程中涉及高能量过程,并且表现出被认为对人体健康有害的纤维形态。气凝胶是一种有吸引力的高性能绝缘无机材料,但其高成本迄今为止限制了其在小众应用中的使用。现有绝缘材料的优点和缺点为开发新技术提供了机会。多孔陶瓷因其成本低、耐火、可回收和导热系数相对较低等优点,最近作为替代隔热材料受到了越来越多的关注。[3–7] 除了隔热之外,多孔陶瓷还被用于通过实现建筑元素的被动冷却来改善建筑物的热管理。[8] 被动冷却依赖于渗入陶瓷孔隙中的水的蒸发,在蒸汽压缩技术出现之前,这种机制长期用于降低食物和水的温度。由于孔隙是隔热和蒸发冷却所需的关键结构特征,因此制造具有可控孔隙率的陶瓷对于开发用于建筑热管理的节能技术具有巨大潜力。在本研究中,我们使用湿泡沫模板 3D 打印分层多孔陶瓷,并研究其用于建筑元素热管理的隔热和蒸发冷却性能。分层多孔结构设计为包含大量大孔,可降低材料的导热性,同时还显示实现毛细管驱动被动冷却所需的微米级孔隙。利用粘土作为可回收、廉价且广泛可用的材料资源,我们首先开发了湿泡沫
本文讨论的三种材料中,对单片陶瓷的研究最多。单片陶瓷的研究已经进行了很多年,有多个开发项目已经用这些材料制造了用于发动机测试的部件(参考文献 1 至 3)。最近为热机开发陶瓷部件的努力是能源部赞助的涡轮发动机陶瓷应用 (CATE) 和先进燃气轮机 (AGT) 项目,由 Lewis 管理(参考文献 4 至 12)。迄今为止对单片陶瓷的研究表明,这些材料具有良好的高温强度和抗氧化性,但它们易碎且目前可靠性较低。提高可靠性是单片陶瓷材料面临的主要挑战。单片陶瓷的最高工作温度范围为 2400" F 至 3000' F。