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中国研发团队新成果——动态烧结锻造法(DFS)制备超强碳化硼陶瓷
2023年04月07日 发布 分类:技术前沿 点击量:1183
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近日,国内由郑州航空大学材料科学与工程学院、东莞理工大学机械工程学院的研究人员组成的科研小组开发的动态烧结锻造法(DSF)制备超强碳化硼B4C陶瓷,其弯曲强度和硬度分别达到935MPa和39.2GPa,远高于此前报道结果,是一种有前途的高性能碳化硼陶瓷制备新方法。该成果发表在欧洲陶瓷学会杂志,论文地址:https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2023.02.069


碳化硼(B4C)由于其硬度高、化学惰性、中子吸收能力和低比重等优异性能,是工程陶瓷领域非常理想的材料。然而,由于其共价性质导致超低扩散率和高熔点,生产高性能B4C陶瓷一直是一个挑战。过去的研究表明,高性能碳化硼陶瓷只有通过超高温高压辅助的技术来获得,其致密化机制以晶界滑动或塑性变形主导而非扩散。

具体而言,DSF结合了一种新型的烧结技术——热震荡压制(hot oscillatory pressingHOP),它类似于热压,不同之处在于使用振荡压力而不是静压。但是,随着相对密度的增加,所施加应力的剪切分量急剧下降。因此,在烧结后期,与常规热压类似,HOP的致密化机制也是扩散,振荡压力的影响会大大降低。


值得一提的是研究小组选择市售苏州纳朴材料科技有限公司平均粒径为3μm的碳化硼粉体为初始原料,分别制备了热压、热煅、动态热煅和动态烧结锻造法(DSF)四种陶瓷样品进行比对,DSF法被证明具备最好的效果。研究人员使用先进的成像技术分析了微观结构,发现该过程在样品中产生了剪切变形,从而增强了它们的机械性能。

与其他利用静压的压力辅助技术不同,DSF采用振荡压力,可提高致密化和机械性能,使其更具成本效益和效率。动态烧结锻造的应用可以扩展到其他陶瓷系统,从而为各个行业创造尖端材料。此外,该研究为烧结锻造机制提供了新的见解,可用于优化其他材料的加工参数。


编译整理 YUXI

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