Материал, напоминающий раковину, сочетает в себе лучшее из металлов и керамики
Композиты СМЕНИТЬ ТЕМУ
Главная » Композиты » Новости » Оболочечный материал сочетает в себе лучшее из металлов и керамики
14 февраля 2023 г. | Корделия Сили
Ультратонкая трехмерная взаимопроникающая архитектура кермета, где керамические пластинки выровнены и попеременно расположены с металлической матрицей, как в натуральном перламутре (слева). (Справа) Сравнение механических свойств кермета с другими материалами. Материалы, которые одновременно легкие, прочные, прочные и способны гасить вибрации и шум, сложно производить, поскольку эти свойства, как правило, взаимоисключающие. Керамика, например, твердая и термостойкая, но хрупкая.
Металлы, для сравнения, пластичны и устойчивы к разрушению, но менее тверды. Но теперь исследователи объединили лучшее из керамики («cer») и металлов («met») в новом материале «cermet» [Liu 9].0009 et al
Гибридные или композитные керметы обычно содержат металлическую матрицу, армированную керамическими частицами. Один из наиболее известных примеров, композит карбида вольфрама и кобальта, широко используется в режущих инструментах. Но может быть сложно создать сложную архитектуру из металлокерамики. Теперь Роберт О. Ричи из Калифорнийского университета в Беркли и его коллеги из Института исследований металлов Китайской академии наук в Шэньяне, Китайского университета науки и технологий в Хэфэе и Шанхайского технологического университета создали новый кермет, вдохновленный кирпично-строительная структура натурального перламутра, из которого состоят морские раковины, такие как морские ушки.
«Мы разработали новый керметный материал… на основе тонкой модуляции состава и архитектуры, извлекая уроки из природы», — говорит Цзэнцянь Лю, один из авторов исследования.
В отличие от существующих керметов, в которых металлическая матрица с непрерывной фазой сочетается с прерывистой керамической фазой, исследователи изготовили пористый керамический каркас из Ti 3 AlC 2 пластины, выровненные путем вакуумной фильтрации, в которые инфильтрован расплавленный сплав Mg. Керамические пластинки МАХ-фазы Ti 3 AlC 2 образуют непрерывную многослойную взаимосвязанную структуру, играя роль «кирпичиков» в кермете. Пористый каркас также сдерживает рост кристаллов в сплаве по мере его затвердевания, создавая сверхмелкозернистую структуру.
«И керамическая, и металлическая фазы непрерывны, взаимно проникают друг в друга в трехмерном пространстве и располагаются чередующимися слоями, как натуральный перламутр», — объясняет Лю.
Сочетание ультрамелкозернистого сплава Mg и ультратонких керамических пластин MAX обеспечивает замечательные свойства, включая высокую прочность, хорошую ударную вязкость и демпфирующие свойства при низкой плотности.
Удельная прочность кермета (отношение прочности к плотности) более 350 МПа/(г·см -3 выше, чем у большинства объемных металлов, керамики или композитов из этих двух материалов.
привлекательными для несущих конструкций, где требуются легкие материалы для снижения веса и уменьшения вибрации при высоких уровнях нагрузки», — отмечает Лю.0003
В настоящее время исследователи работают над оптимизацией биоархитектуры для повышения прочности на излом.
Поделись этой новостью
Текущие исследования
Введение фазы C в аддитивно изготовленный Ti-6Al-4V: новый стабилизированный кислородом гранецентрированный кубический твердый раствор с улучшенными механическими свойствами
Том 61, страницы 11–21Q. Чао, X.Y. Цуй, З.Б. Чен, А.Дж. Брин, М. Кабрал, Н. Хагдади, К.В. Хуанг, Р.М. Ню, Х.С. Чен, Б. Лим, С. Примиг, М. Брандт, В. Сюй, С.П. Рингер, X.Z. Ляо
Текущие исследования
Рулевое жесткое неплоское сопряжение на основе перилендиимида супрамолекулярное для повышения фотокаталитической активности исследование
Оптимизация диффузионно-индуцированного напряжения за счет увеличения поверхностной концентрации лития для монокристаллических слоистых катодов с высоким содержанием никеля
Том 61, страницы 40–53Ци Ван, Лай Чен, Чжимин Сяо, Синьмин Фан, Шуайлин Ма, Лэй Мин , Ахил Тайал, Бао Чжан, Фэн Ву, Син Оу
Различия между хромированным белым железом и керамикой
Опубликовано Penticton Foundry on 3 ноября 2020 г.
Мы часто вели блоги со сравнением сплавов, например, ковкий чугун со сталью и ковкий чугун с чугуном. Мы даже рассмотрели, как хромированный белый чугун сочетается с пластиной AR и CCO в устойчивых к истиранию приложениях.
В этом блоге мы сравниваем белый чугун с высоким содержанием хрома, ASTM A532, с керамикой. Чтобы получить краткий обзор, прокрутите блог вниз и ознакомьтесь с нашей диаграммой.
- Стойкость к истиранию при строжке – Истирание при строжке включает образование больших вмятин на поверхности и часто сопровождается удалением материала. Белый чугун с высоким содержанием хрома, ASTM A532, гораздо более устойчив к истиранию при выдалбливании. Это связано с тем, что предел прочности на растяжение хромистого белого железа выше, чем у керамики, используемой в абразивных материалах.
- Ударопрочность – Белое железо с высоким содержанием хрома обладает большей ударопрочностью, чем керамика, используемая в абразивных материалах.
ASTM A532 особенно полезен, если в среде могут быть посторонние металлы (например, зубья ковша или осколки мелющих шаров). - Пределы обработки – Керамика хорошо подходит для очень тонких сред, где требуется стойкость к истиранию. Однако, когда среда становится больше, хромированный белый чугун предпочтительнее. Это связано с тем, что керамика обычно ломается и отслаивается под воздействием более крупных сред.
- Обрабатываемость – Хромированный белый чугун можно обрабатывать, как показано в этом видео. Это позволяет проявить творческий подход при решении проблем износа. Керамику нельзя обрабатывать традиционными методами, потому что она слишком твердая. Их можно отшлифовать с помощью инструментов, пропитанных алмазами, что очень дорого. Если требуются специальные формы, керамика может быть отлита до формы, близкой к чистой.
- Возможности дизайна – Практически нет ограничений при дизайне с использованием хромированного белого железа. Ему можно отлить желаемый размер и форму, необходимые для удовлетворения требований к производительности для данного приложения. Керамике можно придать форму, но в большинстве промышленных применений она используется в виде плитки (ранее существовавшие формы). Прочтите: 5 основных ошибок при проектировании отливок из хромированного белого чугуна, чтобы гарантировать, что ваши отливки будут работать в соответствии с требованиями.
- Коррозионная стойкость – Керамика химически стабильна и поэтому более устойчива к коррозии, чем большинство металлов и сплавов. В большинстве применений, где используется хромированный белый чугун, механизмом разрушения является не коррозия, а эрозия. Белое железо с высоким содержанием хрома действительно обладает высоким уровнем коррозионной стойкости, и для большинства применений разница в коррозионной стойкости между этими двумя материалами не имеет значения.
- Твердость – Керамика твердая благодаря своей химической связи на молекулярном уровне.
ASTM A532 особенно полезен, если в среде могут быть посторонние металлы (например, зубья ковша или осколки мелющих шаров).
Ему можно отлить желаемый размер и форму, необходимые для удовлетворения требований к производительности для данного приложения. Керамике можно придать форму, но в большинстве промышленных применений она используется в виде плитки (ранее существовавшие формы). 