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据英国机体制造商网站2020年8月19日报道，来自俄罗斯国立科技大学（NUST MISIS）的科学家发现了一种将碳化硅（一种用于生产耐火零部件最具潜力的航空结构材料）的断裂韧性提高1．5倍的方法——通过在结构中形成了增强纳米纤维获得这一成果。未来，该技术将扩大碳化硅作为结构和耐火材料的应用范围，包括用于飞机制造。有关这项研究的相关成果目前已经发表在了英国《国际陶瓷》和瑞士《材料》期刊中。 本条动向所述成果在英国《国际陶瓷》期刊2020年4月15日版和瑞士《材料》期刊2020年7月版均发表了论文截至2019年，全球碳化硅市场估计为25．8亿美元，预计每年增长将16％。碳化硅在自然界中基本不存在，因此需要通过人工合成的方式得到。目前，碳化硅在各个行业中越来越多地用作半导体材料、建筑材料、磨料和耐火材料。例如，碳化硅用于制造内燃机的涡轮叶片和零部件，将大大提高发动机的工作温度并显著提高功率、牵引功率、能源效率、环保性等关键性能。此外，由低成本的长石和石英砂制成的碳化硅陶瓷，可以成功替代汽车工业中经常使用的含钴、镍和铬等稀有元素的合金零部件。 碳化硅用于制造涡轮叶片和内燃机零部件（俄罗斯国立科技大学图片）碳化硅陶瓷的关键问题是在压缩状态下性能良好，但对于结构缺陷非常敏感，因此通常具有较低的拉伸强度和弯曲强度，抗裂性能较差。来自俄罗斯国立科技大学的科学家们找到了一种方法，通过使用自蔓延高温合成技术在碳化硅陶瓷中形成增强纳米纤维，显著提高了碳化硅陶瓷的烧结能力并提高其抗弯强度和断裂韧性。合成分几个阶段进行。首先，将硅、碳、钽和聚四氟乙烯粉末在行星式研磨机中混合，然后将所得混合物在反应器中燃烧。纳米纤维在燃烧过程中形成。最后，将成品在真空炉中进行烧结。由于钽和聚四氟乙烯的共同作用，因此合成得到了一种碳化硅纳米纤维增强的碳化硅基体材料。纳米纤维阻止了断裂扩展，激活了陶瓷烧结，并提高了烧结材料强度特性。 纳米纤维的存在将碳化硅成品所需的烧结温度和持续时间从1800～2000℃的数小时，降低到1450℃，60分钟。更多动态：新材料网 本文所述方法中的工艺说明图（俄罗斯国立科技大学图片）研究人员计划继续致力于提高碳化硅的断裂韧性和强度。良好的机械特性和生产过程中成本效益相结合，将继续扩大碳化硅作为结构和耐火材料的应用范围。
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发表于 2020-9-15 16:55:41
