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碳化硅断裂韧性提升1.5倍,俄罗斯开发新型飞机结构材料
2020年08月20日 发布 分类:行业要闻 点击量:724
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近日,俄罗斯国家研究型工艺技术大学(NUST-MISIS)的科学家改进了用碳化硅制造陶瓷零件的技术,可将碳化硅断裂韧性提升1.5倍,科研报告的作者表示,使用这种新材料将大大提高汽车、飞机和其他设备发动机的性能。科研报告发表在《国际陶瓷材料》(Ceramics International and Materials)期刊上。

碳化硅陶瓷

文章主要作者Stepan Vorotilo表示:“碳化硅陶瓷或可替代稀缺的含钴、镍和铬的合金,它可用于制造涡轮机叶片和内燃机零件,能提高发动机的工作温度,并可提高功率、牵引力、有效系数和生态性。”但是,碳化硅陶瓷的问题在于对结构缺陷非常敏感,因此通常具有较低的拉伸和弯曲强度,以及较低的抗裂性。

科学家们发现了一种利用自蔓延高温合成技术在碳化硅陶瓷中形成增强纳米纤维来提高其烧结性能、提高抗弯强度和断裂韧性的方法。合成过程分几个阶段进行。首先,硅、碳、钽和聚四氟乙烯的粉末在行星球磨机中混合,然后在反应器中燃烧得到的混合物。纳米纤维是在燃烧过程中形成的。在最后阶段,产品已在真空炉中烧结。

Vorotilo解释称:“由于混合添加了钽和聚四氟乙烯,我们成功地以碳化硅为基质,用增强的碳化硅纳米纤维合成了一种新材料。它们激活了陶瓷的烧结并提高了材料的强度,因为它们可阻止裂纹的扩展。”

根据研究人员的说法,由于形成纳米纤维,可以显著地降低陶瓷在真空炉中的温度和保持时间——从之前1800-2000°C下的几个小时降到现在1450°C只需1小时。未来,科学家计划继续致力于提高材料的抗裂性和强度的研究。

编译 YUXI


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