97889 64456 72312 47532 85224 72311 99738 05314 18822 88877 83701 91188 72106 98803 83485 70762 67561 00923 55229 06479 57972 59061 74949 93171 14807 03728 86417 14924 55271 76483 09709 80826 48003 69756 41326 33857 90179 16007 50123 74390 32549 30315 44217 63317 75601 80709 41762 62320 18455 61834 28274 17965 11564 40730 97515 38882 00045 18375 34435 87730 65633 86354 42635 03181 37624 00288 29224 98754 64198 42645 13159 80277 57942 84214 09885 11406 37363 27238 16160 82824 82750 03902 45252 98749 86602 85405 74120 11069 70749 63642 54482 33973 81058 25338 11638 53184 38067 75862 58160 05931 81160 94118 63131 11678 37627 13358 15577 41533 20376 02073 54475 97260 40548 91470 84971 47067 00960 20371 54295 32383 70544 08125 72446 96640 07075 16165 30869 08344 20223 85830 11652 84248 58240 18720 83640 74865 63798 26432 11368 91553 98930 40390 63732 07578 52004 83379 91665 87295 27594 70342 33614 00445 56766 74846 32119 67664 51801 34739 44392 32414 80290 43295 50949 32938 59188 82226 64963 12065 07486 96473 17151 41690 05059 80565 72757 89563 68610 87113 78719 74762 26213 13426 23716 54025 70952 73308 30338 98371 80443 39662 15506 33308 53719 47268 57523 71539 98084 43052 68615 92226 35372 86296 82533 08533 12606 77475 19780 50069 42332 94775 84463 97795 86712 89454 36026 27730 87899 25252 69813 38682 B₄C – TiB₂-Verbundkeramik mit einstellbaren mechanischen und elektrischen Eigenschaften – MJRBJC
B4C-TiB2-Verbundkeramik mit einstellbaren mechanischen und elektrischen Eigenschaften

Erstens (B.4C-TiB2) Vorläuferpulver wurden aus dem TiC-Borierungsprozess entwickelt und synthetisiert. Zweitens wurden die Vorläuferpulver mit handelsüblichem B gemischt.4Pulver C und Pulver B4C‒TiB2 Die Verbundkeramik wurde durch Funkenplasmasintern hergestellt. Bildnachweis: Journal of Advanced Ceramics, Tsinghua University Press

In den letzten Jahren haben sich elektrisch leitende Verbundkeramiken nach und nach zu einem Forschungsschwerpunkt im Bereich der Funktionalisierung von Strukturkeramiken entwickelt. Eine Verbesserung der Leitfähigkeit geht jedoch im Allgemeinen mit einer Erhöhung des Gehalts an leitfähigen Phasen oder einer Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften von Verbundkeramiken einher.

Daher ist es von großer Bedeutung, eine hohe Leitfähigkeit von Verbundkeramiken mit niedrigem Gehalt an leitfähiger Phase zu erreichen. In einer aktuellen Studie wurde elektrisch leitfähiges B4C-TiB2 Verbundkeramik mit nur 15 Vol.-% TiB2 wurden durch einen zweistufigen Spark-Plasma-Sinterprozess hergestellt und ihre mechanischen und elektrischen Eigenschaften wurden durch die optimale Partikelgrößenkopplung der Rohmaterialpulver angepasst.

Ein Team von Materialwissenschaftlern unter der Leitung von Songlin Ran von der Anhui University of Technology in Maanshan, China, hat kürzlich ein hoch elektrisch leitendes B-Material hergestellt.4C-TiB2 Keramik durch ein zweistufiges Funkenplasmasinterverfahren.

Dreidimensional miteinander verbundenes intergranulares TiB2 Netzwerk bestehend aus Big B4C und kleine TiB-Körner2 Die Körner bildeten einen hervorragenden Leiterpfad für den Durchgang von elektrischem Strom, was sich positiv auf die Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit auswirkte. Darüber hinaus gelang ihnen auch eine kontrollierbare Anpassung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften von B.4C-TiB2 Keramik dank der optimalen Partikelgrößenkopplung der Rohstoffpulver.

Das Team veröffentlichte seine Meinung in Zeitschrift für Hochleistungskeramik am 25. April 2024.

„In dieser Arbeit haben wir hoch elektrisch leitendes B hergestellt4C-TiB2 Keramik über ein zweistufiges Verfahren, das auf der neuen Strategie des selektiven Matrixkornwachstums basiert. Mit fortschreitender Sinterung wird das kleine B4Die C-Körner wurden vollständig verbraucht, sodass kleine TiBs übrig blieben2 Körner um B4C-Körner bilden das miteinander verbundene dreidimensional miteinander verbundene TiB2 Netzwerk.

„Infolgedessen wurden mehr leitfähige Kanäle gebildet, wodurch die elektrische Leitfähigkeit der Verbundwerkstoffe verbessert wurde“, sagte Dr. Ran, der korrespondierende Autor des Artikels und Professor an der School of Materials Science and Engineering der Anhui University of Technology.

B4C–15 Vol.-% TiB2 Verbundkeramik hergestellt aus 10,29 µm B4Die 0,05 µm großen C- und TiC-Pulver zeigten ein perfektes dreidimensionales, miteinander verbundenes leitfähiges Netzwerk mit einer maximalen elektrischen Leitfähigkeit von 4,25×104 S/m sowie hervorragende mechanische Eigenschaften einschließlich Biegefestigkeit, Vickers-Härte und Bruchzähigkeit von 691 ± 58 MPa, 30,30 ± 0,61 GPa und 5,75 ± 0,32 MPa·m1/2bzw. während das Komposit aus 3,12 µm B erhalten wurde4TiC C- und 0,8 µm-Pulver zeigten die besten mechanischen Eigenschaften, einschließlich Biegefestigkeit, Vickers-Härte und Bruchzähigkeit von 827 ± 35 MPa, 32,01 ± 0,51 GPa und 6,45 ± 0,22 MPa·m.1/2mit einer ordentlichen elektrischen Leitfähigkeit von 0,65×104 S/m.

„Mit der in diesem Artikel vorgeschlagenen Methode können hoch elektrisch leitende Keramiken mit geringem Gehalt an leitfähiger Phase hergestellt werden, was die Produktionskosten erheblich senkt und außerdem eine neue Strategie zur Regulierung der Mikrostruktur und der Eigenschaften von Verbundkeramiken bietet“, sagte Dr. Ran.

Der nächste Schritt besteht darin, das dreidimensionale Netzwerk neu zu strukturieren und durch die Einführung von Keramikpartikeln, Whiskern, Fasern usw. ein perfekteres leitfähiges Netzwerk aufzubauen. Darüber hinaus muss der Einfluss mehrerer leitfähiger Phasen auf die Mikrostruktur sowie die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Keramikverbundwerkstoffe im Detail untersucht werden, um den Leitfähigkeitsmechanismus aufzudecken.

Weitere Mitwirkende sind Jun Zhao, Xingshuo Zhang, Zongning Ma, Dong Wang und Xing Jin von der Anhui University of Technology in Maanshan, China; und Chaohu-Universität in Hefei, China.

Mehr Informationen:
Jun Zhao et al., Mechanische und elektrische Leistungsoptimierung von B4C-TiB2 Keramik im zweistufigen Spark-Plasma-Sinterprozess, Zeitschrift für Hochleistungskeramik (2024). DOI: 10.26599/JAC.2024.9220874

Bereitgestellt von Tsinghua University Press

Zitat: B₄C – TiB₂-Verbundkeramik mit einstellbaren mechanischen und elektrischen Eigenschaften (30. April 2024), abgerufen am 30. April 2024 von https://phys.org/news/2024-04-bctib-composite-ceramics-adjustable-mechanical.html

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By rb8jg

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