La trempe a toujours été une direction de recherche importante dans le domaine des céramiques structurées. L'ajout de phases secondaires à la matrice céramique pour préparer des céramiques composites constitue une voie de trempe efficace dans le domaine des céramiques de structure.
Le type de phase et la microstructure des phases secondaires jouent un rôle décisif dans l'effet de durcissement de la matrice céramique. Étant différente de la phase indépendante conventionnelle en tant que phase secondaire, B4 C@TiB2 L'unité structurelle noyau-coque a été délibérément conçue comme un type innovant de phase secondaire pour renforcer l'Al2 O3 matrice céramique, offrant un nouveau concept pour les études de trempe des céramiques structurelles.
Une équipe de scientifiques des matériaux dirigée par Zhixiao Zhang de l'Université d'ingénierie du Hebei à Handan, en Chine, a récemment préparé avec succès une sorte d'Al2 O3 céramiques composites renforcées par B4 C@TiB2 unités structurelles noyau-coque constituées du B4 Noyau C entouré par le TiB2 coquille.
Les unités structurelles noyau-coque servant de phase de trempe composite de Al2 O3 les céramiques peuvent briser le goulot d'étranglement actuel de trempe de Al2 O3 céramiques composites trempées à l'aide de phases indépendantes, et réalisent une amélioration supplémentaire de la ténacité à la rupture de Al2 O3 céramique.
L'équipe a publié ses travaux dans le Journal of Advanced Ceramics. .
"Dans ce travail, nous avons préparé Al2 O3 céramiques composites renforcées par B4 C@TiB2 unités structurelles noyau-coquille grâce à une combinaison de méthodologie de sel fondu et de frittage au plasma par étincelle. Contrairement aux configurations conventionnelles où TiB2 et SiC restent isolés et dispersés indépendamment dans Al2 O3 matrice céramique, les deux phases secondaires dans cet Al2 O3 Les composites constituent des structures composites noyau-coque qui peuvent induire un comportement de trempe synergique multidimensionnel."
"L'effet de renforcement produit par les unités structurelles noyau-coque est impossible à obtenir par des phases indépendantes", a déclaré le Dr Zhixiao Zhang, auteur correspondant de l'article, professeur au Collège de science et d'ingénierie des matériaux de l'Université d'ingénierie du Hebei. Le professeur Zhang est également le meilleur talent de la province chinoise du Hebei et vice-doyen du Collège de science et d'ingénierie des matériaux de l'Université d'ingénierie du Hebei.
Le B4 C@TiB2 Les unités de trempe noyau-coque sont constituées d'un B4 de la taille du micron Noyau C entouré d'une coque d'environ 500 nm d'épaisseur, composée de nombreux TiB2 de taille nanométrique céréales. Les régions entourant ces unités noyau-coquille présentent des structures géométriques distinctes et englobent des variations multidimensionnelles dans la composition des phases, les dimensions des grains et les coefficients de dilatation thermique.
Par conséquent, des distributions de contraintes complexes apparaissent, favorisant ainsi la propagation de fissures dans de multiples dimensions. Ce comportement consomme une quantité considérable d'énergie de propagation des fissures, améliorant ainsi la ténacité de l'Al2 O3 matrice céramique. Le résultat Al2 O3 les céramiques composites offrent une ténacité améliorée jusqu'à 6,92 MPa·m 1/2 .
"Ce nouveau concept et le mécanisme de trempe correspondant consistant à utiliser l'unité structurelle noyau-coquille comme phase secondaire pour améliorer la ténacité de la matrice céramique peuvent fournir une nouvelle perspective et une nouvelle base théorique pour la recherche sur la trempe d'autres céramiques structurelles." » dit Zhixiao Zhang.
L’étape suivante consiste à élargir la forme et la composition des phases des unités structurelles cœur-coquille, y compris les particules structurelles cœur-coquille, les moustaches, les fibres, les tubes ou les plaques, qui sont constitués de différents types de phases. En outre, ces unités structurelles noyau-coque peuvent être étendues pour renforcer une variété de céramiques de structure, telles que B4 C, TiB2 , SiC, etc.
Parallèlement, une étude systématique du mécanisme de trempe des unités structurelles noyau-coque lors des phases de trempe composites sera réalisée. L'objectif ultime est de développer un nouveau système théorique de trempe basé sur des unités noyau-coquille durcissant une matrice céramique.
Plus d'informations : Yingjie Shi et al, Mécanisme de préparation et de durcissement de Al2 O3 céramiques composites renforcées par B4 C@TiB2 unités noyau-coque, Journal of Advanced Ceramics (2023). DOI :10.26599/JAC.2023.9220826
Fourni par Tsinghua University Press
