制造,微结构进化和SiC的机械性能/(Hf0.25Ta0.25Zr0.25Nb0.25) C/C纳米复合材料的制造,微结构进化和机械性能
Zhenyue Wang1, Tianci Zhou2, Xiantao Yang1
1Key Laboratory of High Performance Ceramic Fibers, Xiamen University, Xiamen 361005, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|November 9, 2024
概括
一种新的高陶纳米复合材料是使用聚合物衍生陶和火花等离子烧结开发的. 这种先进的材料具有出色的机械性能,包括高硬度和断裂性,适用于苛刻的应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 陶工程 陶工程
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 高陶提供优越的性能,但需要先进的制造方法.
- 聚合物衍生陶 (PDC) 为复杂的陶合成提供了一种多功能途径.
- 火花等离子烧结 (SPS) 能够使陶材料的密度快速提高.
研究的目的:
- 为了开发一个密集的单体SiC/(Hf0.25Ta0.25Zr0.25Nb0.25) C/C高陶纳米复合材料.
- 研究前体分子设计对相位组成和陶产量的影响.
- 描述合成纳米复合材料的微观结构演变和机械性能.
主要方法:
- 聚合物衍生陶 (PDC) 方法用于前体合成.
- 单源前体 (SSP) 的分子设计,以控制金属含量.
- 用火花等离子烧结 (SPS) 进行密集.
- 进行X射线衍光测量 (XRD),传输电子显微镜 (TEM),扫描电子显微镜 (SEM) 和纳米缩影以进行表征.
主要成果:
- 一种具有控制相位组成的高陶纳米复合材料被成功合成.
- 该前体表现出高陶产量 (>90%的1100°C质量保留),确保复合材料的密度.
- 密集的单体纳米复合材料表现出低的开放孔隙度 (0.41vol%),高的纳米硬度 (27.47GPa),弹性模量 (324.00GPa) 和断裂性 (3.59MPa·m^0.5).
结论:
- 与SPS相结合的PDC路径对于制造密集的SiC/(Hf0.25Ta0.25Zr0.25Nb0.25) C/C高陶纳米复合材料是有效的.
- 通过分子设计量身定制前体的金属含量,可以精确控制最终的陶阶段组成.
- 由此产生的纳米复合材料表现出优异的机械性能,使其适用于高性能应用.
