С быстрым развитием современной науки и техники области аэрокосмической, энергетической и других областях выдвигают более высокие требования к характеристикам конструкционных материалов. разработка новых композитных материалов с высокой прочностью, износостойкостью, коррозионной стойкостью и хорошей термической / химической стабильностью стала одной из горячих точек в исследованиях материалов. среди них композитные материалы, закаленные в усах, привлекают большое внимание благодаря своим превосходным свойствам.
Sic Whiser имеет репутацию «короля усов» и обладает преимуществами высокой прочности и высокого модуля упругости. добавление усов из карбида кремния значительно улучшило вязкость разрушения и прочность на изгиб композитов. В качестве превосходного упрочняющего и упрочняющего средства, композитные материалы на основе металлов, керамики и полимеров на основе sic whisker широко используются в машиностроении, химии, обороне, энергетике, защите окружающей среды и других областях.
Во-первых, природа усов из карбида кремния
sic whisker (sic whisker) - высокоориентированное монокристаллическое волокно с диаметром от нанометра до микрометра. его кристаллическая структура похожа на структуру алмаза. в кристалле мало химических примесей, нет границ зерен и мало дефектов кристаллической структуры. фазовый состав однороден. Он имеет высокую температуру плавления, низкую плотность, высокую прочность, высокий модуль упругости, низкую скорость теплового расширения и износостойкость, коррозионную стойкость и стойкость к высокотемпературному окислению. он в основном используется в закаливающих средах, где требуется высокая температура и высокая прочность.
соответствующие показатели приведены в следующей таблице:
температура плавления: & gt; 2700 ° С
плотность: 3,21 г / см3
прочность на растяжение: 2100 кг / см2
модуль упругости: 4,9 × 10 ^ 4 кг / см2
У sic whisker есть две кристаллические формы α-типа (гексагональная и ромбоэдрическая структура) и β-типа (гранецентрированная кубическая структура), и β-тип превосходит α-тип во всех аспектах. В настоящее время только β-sic вискеры достигли промышленного производства, поэтому исследования и использование в основном β-sic whisker.
во-вторых, исследование и применение карбидокремниевых усов
В настоящее время Sic Whick широко используется для упрочнения композитных материалов на основе металлов, керамики и полимеров. Ниже приводится краткое введение в применение различных областях.
1. SIC Ушер закаленный металл матрица композит
Исходя из предпосылки обеспечения хорошей смачиваемости без серьезного повреждения интерфейса и усов, текущий процесс подготовки состоит из более зрелых композитов с матрицей из упрочненного алюминиевого волокна. Практически все коммерческие алюминиевые сплавы могут быть успешно смешаны с нитевидным кристаллом путем литья под давлением или порошковой металлургии и могут быть использованы на практике.
основные производителиSic WhickЗакаленные металло-матричные композитные изделия - это ACMC, Mitsubishi Electric и американский военно-морской оружейный центр. продукты имеют преимущества: легкий вес, высокая прочность, теплостойкость, низкий коэффициент теплового расширения и хорошая дегазация. он используется в аэрокосмической и военной областях, таких как кожухи самолетов, аэродинамические поверхности, вертикальные хвосты, ракеты, сверхлегкие космические телескопы и т. д. Он также может использоваться в автомобилях, технике и других компонентах и спортивном оборудовании.
2. SIC Усик закаленный керамический матричный композит
К керамическим материалам, закаленным с натяжкой, относятся главным образом al2o3, zro2, муллитовая керамика и тому подобное. По мере того, как композитная технология продолжает совершенствоваться, появились закаленные композитные материалы, такие как si3n4, zrb2 и стеклокерамика.
а. керамический матричный композит al2o3
Преимущества глиноземной керамики - высокая температура плавления, высокая твердость, износостойкость и структурная стабильность, но их прочность низкая. после закалки и укрепления с помощью sic whisker ударная вязкость может превышать 9 мПа · м1 / 2, а прочность может достигать 600-900 мПа.
использование усов из карбида кремния для дальнейшего расширения использования глинозема применяется для изнашиваемых деталей, режущих инструментов и некоторых компонентов двигателей внутреннего сгорания.
среди них материалы для режущего инструмента из закаленного керамического материала с высокой степенью прочности и ударопрочностью обладают превосходными характеристиками трудностей при резке сплавов, таких как жаропрочные сплавы, благодаря хорошей вязкости разрушения и стойкости к тепловому удару, продлению срока службы инструмента и эффективности резания значительно выше чем обычные инструменты и имеют большой потенциал применения.
б. композитная керамическая матрица zro2
керамика на основе оксида циркония широко используется в качестве огнеупоров, проводников на быстрых ионах, высокотемпературных нагревательных элементов и т. д. благодаря своей высокой химической стабильности, высокой температуре плавления и хорошей теплопроводности. из-за выхода из строя механизма ужесточения фазового превращения при высоких температурах его высокотемпературные механические свойства серьезно ухудшаются. добавление вискера SIC может увеличить его модуль упругости, твердости, высокотемпературной прочности и ударной вязкости, тем самым расширяя область его применения.
в настоящее время керамика Zro2, закаленная в форме вискера, может наноситься на роторы газовых турбин, лопатки статора турбины, различные керамические компоненты двигателя, керамические инструменты, штампы для волочения проволоки, подшипники и т. д., используемые при температуре выше 1350 ° c.
с. муллит керамическая матрица композит
Муллитовая керамика обладает преимуществами равномерного расширения, хорошей стойкостью к тепловому удару, высокой твердостью и низкой температурой ползучести. это высококачественный огнеупорный материал, но его прочность относительно низкая, что влияет на его практическое применение.
Хуан Чжэнжэнь из Шанхайского института керамики Китайской академии наук использовал 30% по объему β-sic усов для усиления муллита. В условиях спекания SPS прочность материала примерно на 10% выше, чем при горячем давлении, 570 МПа, а вязкость разрушения составляет 4,5 МПа 1/2. муллит увеличивается более чем на 100%
д. керамическая матрица zrb2
Керамика zrb2 обладает преимуществами высокой температуры плавления, высокой твердости, отличной износостойкости и химической стабильности. они являются типичной сверхвысокой температурой керамики и могут быть использованы в металлургической промышленности, литье электронного оборудования и тугоплавких металлов. из-за низкой ударной вязкости это ограничивает дальнейшее расширение области его применения. добавление SIC Whick к матрице zrb2 улучшает ударную вязкость материала.
исследования показали, что при добавлении усов из карбида кремния в объемной доле 30% ударная вязкость материала может достигать 6,33 мПа · м 1/2, что на 71% выше, чем у чистой керамики zrb2, и на 33% выше, чем таковой из частиц sic закалены керамика zrb2. %. Закаленную керамику sic whisker zrb2 можно использовать в оборудовании для теплозащиты, передних отсеках сверхзвуковых аэрокосмических транспортных средств и в термостойких элементах, таких как сопла ракет.
е. sic whisker закаленная керамика из нитрида кремния
Укрепление sic whisker si3n4 керамика - один из основных способов повышения прочности и устойчивости к разрушению. Предыдущие исследования показали, что эффект ужесточения усов зависит не только от степени дисперсии усов, размера и объемной доли усов, но также от пространственного положения и ориентации усов.
Исследователи изучили ориентацию вискера в композитах на основе нитрида кремния на основе нитрата кремния. когда усы находятся в одном направлении и усы слабо связаны с поверхностью раздела подложки, вязкость разрушения в этом направлении имеет максимальное значение. прочность и вязкость разрушения составляли 1038 мПа и 10,7 мПа м 1/2 соответственно.
Серия превосходных физико-механических свойств и химических свойств керамики из нитрида кремния имеет большой рыночный и потенциальный потенциал применения в высокотемпературных конструкционных материалах, инструментальных керамических материалах, износостойких керамических материалах и износостойких керамических материалах. с углублением исследований по повышению прочности усов применение керамики из нитрида кремния в инструментах, подшипниках, двигателях, изоляционных материалах и т. д. будет более совершенным.
е. стеклокерамический матричный композит
добавление в стеклокерамику сиккера не только сохраняет преимущества легкого формирования стекла, но также увеличивает прочность и ударную вязкость материала более чем в два раза.
например, закаленные и усиленные биоактивные стеклокерамические композиты SIC Whick имеют ударную вязкость 4,3 мПа · м 1/2, прочность до 460 мПа и коэффициент Weibull до 24,7 из-за нетоксичности SIC усы и биоактивность биостекла керамики. ожидаемый срок службы материала составляет более 50 лет при напряжении, эквивалентном прочности на изгиб человеческого тела, и является биокерамическим материалом с самой большой продолжительностью жизни. его можно использовать для подготовки искусственных зубов и материалов для ремонта костей и костей, таких как кости и суставы. тканевые строительные материалы.
3. SIC Ушер закаленный полимерный композит
В качестве упрочняющего и усиливающего агента для полимерных материалов, Sic Whick не увеличивает вязкость расплава, но также значительно улучшает ударную вязкость и удлинение материала. его можно использовать для изготовления деталей сложной формы, высокой точности и высокой чистоты поверхности.
Исследования показали, что добавление в уксус Sic с массовой долей 5% может увеличить ударную вязкость материала на 50% и удлинение более чем в четыре раза. поэтому в состав SIC Whisker входят полимеры, такие как ПВХ, для производства композиционных материалов с превосходными свойствами, таких как лопасти масляного бака реактивного двигателя, винты вертолетов, авиационные и автомобильные компоненты.
русский
English
français
Deutsch
italiano
español
português
日本語
한국의
Türkçe
8620-87226359,8620-87748917
