2012年12月12日
先进陶瓷复合材料能承受超高操作温度预计下一代超音速飞机和燃气涡轮发动机,但实时分析这些太空时代的材料的机械性能在超高温度一直是一个挑战——直到现在。欧洲杯足球竞彩
这是一个示意图说明原位超高温度拉伸试验装置的同步加速器x射线计算microtomography现在被使用在Beamline 8.3.2伯克利实验室的先进的光源。来源:由罗伯特•里奇伯克利实验室
研究人员与美国能源部(DOE)的劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)已经开发出第一种测试设备,使ct扫描下的陶瓷复合材料负载在超高温度和实时控制。
在伯克利实验室的先进光源(肌萎缩性侧索硬化症),总理的x射线和紫外线光束,科学家发明了一种机械测试平台进行x射线计算microtomography,揭示微裂纹损伤的增长下加载在温度高达1750摄氏度。这允许工程师计算陶瓷复合材料结构或机械故障的风险在苛刻的工作条件下,从而使材料的性能和安全应该改进。
”我们的结合原位超高温度拉伸试验装置和x射线在ALS Beamline 8.3.2允许我们获得先进陶瓷材料的力学性能的测量温度,简直是前所未有的,”伯克利实验室材料科学家罗伯特·里奇说,领导这项工作。欧洲杯足球竞彩“这些测量,加上精彩的3 d图像和定量数据的破坏载荷,可以提供关键信息,允许精确预测的陶瓷复合结构的完整性和安全。”
里奇拥有与伯克利实验室材料科学部门共同任命和加州大学伯克利分校(UC)材料科学与工程部门,是一篇论文的通讯作者描述这欧洲杯足球竞彩项工作欧洲杯线上买球已发表在《自然材料》杂志上。本文题为“失败事件的实时定量成像在材料负载在温度高于1600欧洲杯足球竞彩°c。”Co-authors of the paper were Hrishikesh Bale, Abdel Haboub, Alastair MacDowell, James Nasiatka, Dilworth Parkinson, Brian Cox and David Marshall.
制成的陶瓷粘土几千年来被用作建筑材料,以抵抗破坏的能力从水、化学物质、氧化以及——最重要的是——热量。欧洲杯足球竞彩陶瓷可以站起来融化大部分金属的温度。然而,传统的陶瓷也遭受严重的赤字——脆性。今天的先进陶瓷极端结构应用程序更强大和更严格的。他们与陶瓷纤维钢筋形成复合材料,可以结构化的自然材料,如骨骼和贝壳。欧洲杯足球竞彩飞机或燃气涡轮发动机由陶瓷复合材料重量大大低于今天的引擎和在更高的温度下运行。这转化为更大的燃料效率和减少污染。
尽管陶瓷复合材料容易骨折远低于他们的粘土的祖先,微小的裂缝形成和生长在其复杂的微观结构,创造潜在的灾难性问题。
“像骨骼和贝壳,陶瓷复合材料通过复杂性,实现鲁棒性分级,混合微观结构阻碍增长的局部损伤和预防大致命的裂缝特征的脆性材料,”里奇说。欧洲杯足球竞彩“然而,复杂性在安全使用的组合带来了复杂性。陶瓷复合材料的超高温度应用程序,特别是在腐蚀性环境中的物种必须保持的材料,相对较小的裂缝,在一个微米,可以是不可接受的。”
微裂缝是如何克制的定制陶瓷复合材料的微观结构的核心问题是材料科学家寻求最优组合或架构,和设计工程师必须预测失败信封,里奇说。欧洲杯足球竞彩唯一可靠的方式回答这个问题是通过测量在超高温度。
ALS Beamline 8.3.2,这是由一个6特斯拉超导磁体,弯曲是专为x射线计算microtomography,提供非破坏性的技术固体物体的3 d成像分辨率大约1微米。加上他们独特的拉伸试验平台,里奇和他的同事们能保持原位超高温度环境惰性或氧化大气而获取的实时3 d图像样本微观结构。在他们的自然材料,里奇和他的合著欧洲杯足球竞彩者获得3 d图像描述陶瓷复合样品的微观结构由金刚砂足够分辨率观察微裂隙的形成以及其他形式的内部损伤作为负载的函数。
“我们的测试的结果提供了潜在的故障机制有关的重要信息在陶瓷复合材料,可以用来优化性能,里奇说。
“能力验证虚拟测试模型通过直接、实时、非侵入性的实验观察应该极大地推进我们的理解和帮助促进陶瓷复合材料的技术创新。”
来源:http://www.lbl.gov/