碳化硼(B4C)是一个非常理想的材料领域的工程陶瓷由于其优良的性质,如硬度高、化学惰性、中子吸收能力,和较低的比重。然而,生产高性能B4C陶瓷一直是一个挑战由于其共价性质,导致超低扩散系数和高熔点。
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以前的研究已经表明高性能B4C陶瓷可以通过pressure-assisted技术超高温度和压力。在本文中,我们探索的使用动态烧结锻造(DSF),一个新的烧结过程,应用振荡压力而不是静态压力提高致密化和B4C陶瓷的力学性能。
准备B4C陶瓷的挑战
碳化硼陶瓷材料,有许多理想的性质,如硬度高,密度低,和良好的耐化学性。然而,这种材料的使用是有限的可怜sinterability和较低的断裂韧性。
烧结压实的过程中,形成一个固体材料的热或压力不融化的液化。准备B4C陶瓷的挑战在于实现高密度和良好的机械性能,同时保持其可取的属性。
由于B4C的共价性质,传统烧结技术未能产生高性能B4C陶瓷。实现所需的属性,pressure-assisted技术在超高温度和压力,如火花等离子烧结(SPS)和高压热压(HP),已经被使用。这些方法可以达到更高的密度比传统烧结方法在较低的温度。
尽管这些技术已成功地生产高性能B4C陶瓷、他们需要昂贵的设备和能源消耗,使他们不适合大规模生产。app亚博体育
热振荡压(HOP)是什么?
热振荡压(跳)是一种新的应用振荡压力烧结过程,而不是静态压力提高致密化和各种材料的力学性能,包括B4C。亚博网站下载
颗粒重排,晶界滑动(GBS),和/或颗粒内的塑性变形引起的振荡压力提高致密化和机械性能。然而,啤酒花的致密化机制大大减少后期的烧结当相对密度高。
锻造,包括热锻(高频)和烧结锻造(SF)、dieless技术主题的材料更大的剪切比热压压力,从而提高力学性能通过增加相对密度,减少流程缺陷,形成结构,加强粮食边界。亚博网站下载
热锻和烧结锻造的有效性已被证明在各种陶瓷系统,但静压是用于所有以前的作品。在锻造使用振荡压力可以进一步加强shear-related过程相比,静态压力。
B4C陶瓷动态烧结锻造(DSF)
动态热锻(DHF)振荡压力适用于热锻,已被证明是更有效的比传统的锻造。
这种技术的重点是研究发表在《欧洲陶瓷学会由一群研究人员从中国的东莞理工大学和郑州大学航空。他们开发了一个创新的方法创造B4C陶瓷可以改变材料的方式。
在他们的研究中,他们测试了四种不同的方法创建B4C陶瓷:热压、热锻、动态热锻和动态烧结锻造。Pre-sintered样品~ 78%的相对密度和直径20毫米最初在1700年由热压oC和20 MPa。样品被伪造,享年1900岁oC和70±10 MPa @ 5赫兹2。
他们发现动态烧结锻造方法产生最强的和最B4C陶瓷样品,挠曲强度935 MPa的硬度为39.2的绩点,远高于任何B4C之前报道的价值。
要理解为什么这种方法产生如此强烈的样本,研究人员分析了微观结构使用先进的成像技术和发现过程样本产生剪切变形,导致他们的机械性能增强。这项研究表明动态烧结锻造可能是一个有前途的新方法生产ultrahigh-performance B4C陶瓷。
这种材料有亚博网站下载潜在的应用需要在高强度和硬度的行业,如航空航天,国防,汽车行业。
结论
动态烧结锻造(DSF)是一种创新技术,显示了制造高性能B4C陶瓷潜力巨大。与其他pressure-assisted技术,利用静压,DSF采用振荡压力,提高致密化和机械性能,使其更具成本效益和效率。
研究结果由研究小组对先进的工程陶瓷的发展有着重要的意义与杰出的机械性能。
应用程序的动态烧结锻造可以扩展到其他陶瓷系统,主要为各种行业尖端材料的创造。亚博网站下载此外,这项研究提供了新的见解的烧结锻造机制可以利用其他材料的优化工艺参数。亚博网站下载
如果优化,DSF可能成为主流方法生产B4C陶瓷,具有市场价值约2.151亿美元,2021年,市场预计将在2028年达到2.6亿美元。这项技术可以改变市场的增长。
然而,进一步的研究是必要完全理解底层机制。同时,研究人员必须优化工艺参数来实现更高的性能。
从AZoM:陶瓷激光材料和他们如何发展?亚博网站下载
引用和进一步阅读
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