“自然論壇”第22講:硼化物陶瓷的力學和熱學性能研究

創建日期:  2018/11/13  王婧   瀏覽次數:   返回

報告人:William G. Fahrenholtz密蘇里科技大學 材料科學與工程系)
時間:20181119日(星期一)1000
地點:上海大學寶山校區東區材料學院報告廳材料學院
 
報告內容:二硼化鋯和其他前過渡金屬碳化物、氮化物及硼化物都隸屬于超高溫陶瓷材料。由于熔點高于3 000 ℃,這些陶瓷可以用于與高超音速飛行、大氣進入、火箭發動機和超燃沖壓發動機相關的極端環境中。密蘇里科技大學最近的研究主要集中于溫度高于2 000 ℃下的材料的熱學和力學行為。例如,已經對溫度高于2 000 ℃下ZrB2的熱導率進行了測量。文獻中曾報道其在室溫下的熱導率值為30 W/(m•K)至130 W/(m•K)等不等,卻沒有對此作出解釋。我們研究的重點是雜質和添加劑對材料熱學性能的影響。由于電導率降低,過渡金屬如W和Cr降低了熱導率。相反,消除Hf等微量雜質可以增加聲子和電子對熱傳輸的貢獻從而提高熱導率。高純度的前驅體反應已被用于制備室溫下熱導率超過130 W/(m•K)的陶瓷。研究已經對溫度超過2 000 ℃下的ZrB2基陶瓷的力學性能進行了測量。純的ZrB2室溫下強度約400 Mpa,溫度升高到2 300 ℃強度仍保持在~220 MPa。對2 200 ℃下ZrB2-SiC的強度進行測量,其在空氣中高溫強度受到了陶瓷氧化的限制。惰性環境中,溫度升高到2200℃,其強度仍保持在130 MPa。溫度低于1 800 ℃時,其強度受SiC團簇大尺寸的影響;而溫度低于1 800℃時,強度則受微觀結構改變(包括第二相生長和液體形成)的影響。
 
報告人簡介:William G.(Bill)Fahrenholtz是密蘇里科技大學材料科學與工程系的陶瓷工程杰出教授,也是美國陶瓷學會期刊的主編。他分別于1987年和1989年在University of Illinois at Urbana-Champaign獲得了B.S.和M.S.陶瓷工程學位,1992年在University of New Mexico (UNM)獲得化學工程博士學位。2007年被選為美國陶瓷學會會士,并于2017年1月被任命為美國陶瓷學會期刊的主編。比爾教授課程陶瓷加工,X射線衍射和熱力學。目前主要是對用于極端化學環境的先進結構陶瓷進行加工、表征和力學測試的研究。他在SCI期刊上發表了140多篇論文,被邀請作報告80多次。

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