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国际陶瓷:碳化硅晶须增强ZTA复合陶瓷研发及性能评价进展
2021年07月08日 发布 分类:技术前沿 点击量:186
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日前,中科院近代物理研究所、兰州大学物理科学与技术学院、中国科学院大学核科学与技术学院的研究人员利用碳化硅晶须增强ZTA(氧化锆增韧氧化铝)陶瓷取得进展。

该成果以Correlation between phase content and mechanical properties of SiCw-ZTA composites sintered by SPS”为题发表在“国际陶瓷”(Ceramics International)期刊。

论文地址:https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.02.063

氧化锆增韧氧化铝(ZTA)复合材料因其卓越的机械性能而被广泛用作许多工程领域的工程材料。但是,ZTA的断裂韧性通常不能满足航空航天,机械等领域的要求。在这项研究中,SiC晶须(SiCw)已被掺入ZTA复合材料中以改善断裂韧性。研究人员以高强度的氧化锆增韧氧化铝(ZTA)为基体,通过添加具有高弹性模量的碳化物颗粒或晶须,制备出相变+颗粒+晶须协同增韧的强韧化复合陶瓷。

本研究中使用的SiCw主要由β相组成,仅占α相的一小部分。研究了SiCw含量和烧结温度对SiCw-ZTA(ZASw)复合材料的组织和力学性能的影响。SiC的掺入注意到w降低了ZASw复合材料的密度。随着SiCw含量的增加,复合材料的维氏硬度和断裂韧性开始降低,然后增加。但是,复合材料的抗弯强度随SiCw含量的增加而增加。在SiCw含量为10.0vol%时,观察到强度,硬度和韧性达到最大值。在提高烧结温度时,观察到复合材料的强度和硬度几乎保持恒定,同时增加了复合材料的韧性。

依托于兰州重离子加速器(HIRFL)、低能量强流高电荷态重离子研究装置(LEAF)及320 kV综合实验平台等装置提供的离子束流,研究人员开展了强韧化ZTA复合陶瓷的抗辐照性能评价研究,发现具有特定组织结构和成分的复合陶瓷能够有效抑制大尺寸氦泡的形成和生长,并证实了复合陶瓷具有更优异的抗辐照非晶化能力。研究成果为高性能核用陶瓷材料的研发提供了重要的参考数据和科学依据。

粉体圈 编译整理


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