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普渡大学研究:电场作用下陶瓷烧结可显著提高材料塑性
发布者:adminxq  发布时间:2019-11-20 14:46:45  点击:175

今年早些时候,美国普渡大学一项在电场作用下烧结陶瓷增韧的研究发表在“自然通讯”上,该研究在钇稳定氧化锆(YSZ)烧结过程中施加电场,使其在室温下具备了几乎和金属材料相当的塑性。该项研究成果有望用于“弹性陶瓷”的制备。

研究人员称,“以往在较低温度下增加负荷会导致陶瓷材料由于脆性而崩溃,但新的研究可以使陶瓷材料在出现裂纹后仍保持稳定性,减少事故几率”。施加电场可以在比电炉烧结温度低得多的温度下进行陶瓷烧结,并且减小孔隙率,提升致密度。

前文提到的“YSZ”是一种典型热障涂层,但发动机叶轮在升降温过程中的残余应力会使涂层断裂失效。之所以金属比陶瓷有更高塑性的原因是可以有“位错”存在,这使得材料可以在超负载情况下变形而不是断裂。金属材料往往可以承受10%-20%的形变,而陶瓷材料超过2%-3%就会崩溃。电场烧结就是人为地给陶瓷材料引入位错。内部产生小尺寸晶粒,如纳米级晶粒,就可以使陶瓷更易于倾向于变形。研究表明,电场下烧结可以使陶瓷承受7%-10%的形变而不至于出现灾难性断裂,并且即使出现开裂,也会缓慢进行。

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