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普渡大學研究:電場作用下陶瓷燒結可顯著提高材料塑性
發布者:adminxq  發布時間:2019/11/20 14:46:45  點擊:3307

今年早些時候,美國普渡大學一項在電場作用下燒結陶瓷增韌的研究發表在“自然通訊”上,該研究在釔穩定氧化鋯(YSZ)燒結過程中施加電場,使其在室溫下具備了幾乎和金屬材料相當的塑性。該項研究成果有望用于“彈性陶瓷”的制備。

研究人員稱,“以往在較低溫度下增加負荷會導致陶瓷材料由于脆性而崩潰,但新的研究可以使陶瓷材料在出現裂紋后仍保持穩定性,減少事故幾率”。施加電場可以在比電爐燒結溫度低得多的溫度下進行陶瓷燒結,并且減小孔隙率,提升致密度。

前文提到的“YSZ”是一種典型熱障涂層,但發動機葉輪在升降溫過程中的殘余應力會使涂層斷裂失效。之所以金屬比陶瓷有更高塑性的原因是可以有“位錯”存在,這使得材料可以在超負載情況下變形而不是斷裂。金屬材料往往可以承受10%-20%的形變,而陶瓷材料超過2%-3%就會崩潰。電場燒結就是人為地給陶瓷材料引入位錯。內部產生小尺寸晶粒,如納米級晶粒,就可以使陶瓷更易于傾向于變形。研究表明,電場下燒結可以使陶瓷承受7%-10%的形變而不至于出現災難性斷裂,并且即使出現開裂,也會緩慢進行。

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