自我修复陶瓷在低温下操作

一组研究人员最近在《华尔街日报》发表了一篇论文欧洲杯足球竞彩这证明了crack-healing陶瓷复合材料在低温下的能力。

研究:SiC-Al2O3-B4C陶瓷复合材料在低温下的自愈。图片来源:Mazhor / Shutterstock.com

背景

陶瓷广泛应用于某些复杂的环境由于其较高的抗弯强度和硬度。然而,脆性材料的主要缺点。不同的增韧机制和系统用来解决这个问题在材料中产生微裂隙和降低陶瓷复合材料的整体性能。因此,焦点已转向陶瓷材料的自愈机制,裂缝可以治愈之前自发造成任何严重的伤害。欧洲杯足球竞彩

(一个)x射线衍射模式,反向散射电子显微图的相组成(b)维氏压痕(c)和裂纹(d)SiC-Al₂O₃- b₄C陶瓷复合材料。图片来源:王,B et al .,材料欧洲杯足球竞彩

合适的愈合剂被应用于陶瓷复合材料介绍crack-healing能力。然而,愈合剂大多是应用于中度和高温直到现在。研究治疗制剂的应用在低温(< 800^oC)已经稀疏。在这项研究中,治疗时间和治疗温度的影响₄C(质量分数15%)在SiC /裂纹愈合行为₃O₂基陶瓷进行了研究。治疗行为分析陶瓷的宏观性质和微观结构。

这项研究

样品的制备中使用欧洲杯足球竞彩的原材料为研究包括玻璃粉末,B₄C,艾尔₃O₂,原文如此。火花等离子烧结(SPS)过程被用于烧结样品做准备。精密裁切机是用于样品切成一条条,矩形的大小3×4×20毫米。示例中的裂纹预制使用维氏硬度试验,以模拟陶瓷材料表面上的裂缝,裂缝的长度是衡量控制负载。

裂缝在样例愈合了不同温度(Th = 600 - 800^oC)和时间(th = 0 - 300分钟)的加热速度10^o在空气中C /分钟。电子万能试验机用于测量样品的强度由三点弯曲和后愈合。进行三点弯曲加载速率的0.5毫米/分钟的20毫米。

x射线衍射(XRD)被用于识别陶瓷的相组成复合使用铜Kα辐射。场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)帮助观察裂缝在样品的表面形态。

光谱仪连接到FE-SEM被利用进行能量色散x射线能谱(EDS)分析的样本。表面氧化物的化学成分,研究了用x射线光电子能谱(XPS),而HSC化学热力学软件用于计算热力学在化学计量阶段数据。

SEM形貌维氏压痕和裂缝愈合后(一个,b)600°C, (c,d)700°C和(e,f60分钟)800°C。图片来源:王、B等。材料欧洲杯足球竞彩

观察

除了的结晶阶段₂O₃和原文如此,没有观察到对方的反应烧结陶瓷复合材料的x射线衍射模式在高温烧结。愈合剂B₄C是均匀分散在SiC /₂O₃矩阵,表明裂纹愈合的先决条件。

愈合后从XRD观测模式样本在600 - 800^oC 60分钟表示₂O₃和碳化硅没有参与氧化过程,作为他们的衍射峰强度保持不变在每一个温度。裂缝愈合的微观结构在不同温度60分钟。裂缝的长度减少样品退火后为600^oC,表明部分愈合。

裂缝完全消失,与矩阵样例愈合时合并在700 - 800^oc。然而,从维氏压痕的形态学观察表明,裂缝退火,享年700岁^o在不同的时间。虽然样本愈合后的裂缝完全消失为30分钟,几个毛孔产生样本愈合后300分钟。因此,治疗长时间导致多个缺陷的样本和几个毛孔的样本,对陶瓷材料的性能产生不利影响。

pre-crack样本是愈合的挠曲强度在不同温度后60分钟。治疗的样本为600人^oC,抗弯强度恢复部分,而在700年^oC抗弯强度明显恢复。然而,弯曲强度在800年有所下降^o由于氧化速率增加。在700^oC,抗弯强度大幅反弹,当样本痊愈30分钟。B₄C显示最优的自愈合行为700 - 800^oC。

氧化反应的愈合剂B₄C是主要负责裂纹愈合行为,经济复苏的挠曲强度主要取决于治疗的温度和时间。观察的XPS分析表明,B₄C参与oxidation-induced裂纹愈合,而扫描电镜形态的观察也表明,B₄C是有效的修复裂缝。

原理图的三点弯曲的样本。图片来源:王,B et al .,材料欧洲杯足球竞彩

这项研究的意义

这项研究表明,预制裂纹在低温下快速治疗改善机械性能,使用寿命,陶瓷材料的利用率。欧洲杯足球竞彩裂缝的复合可以完全治好了,享年700岁^oC为30分钟,导致实质性的复苏抗弯强度。好的crack-healing SiC-Al的能力₂O₃- b₄C陶瓷复合材料在低温下可使材料在未来在几个应用程序非常有用。

源

王,B。你,R。,Wei, Y.et al。SiC-Al2O3-B4C陶瓷复合材料在低温下的自愈。欧洲杯足球竞彩2022年652年,15日。https://www.mdpi.com/1996-1944/15/2/652

免责声明:这里的观点是作者表达他们的私人能力,不一定代表AZoM.com T /有限的观点AZoNetwork这个网站的所有者和经营者。这个声明的一部分条款和条件本网站的使用。