歡迎訪問 納樸材料 官方網(wǎng)站！
聯(lián)系我們：18970647474
當(dāng)前位置：首頁 > 新聞中心 > 行業(yè)新聞
新聞中心
news Center
聯(lián)系我們
Contact Us

蘇州納樸材料科技有限公司

聯(lián)系人：

李女士

Contact:

Ms. Li

手機(jī)：

18970647474(同微信)

Mobile Phone:

+86-18970647474
(WeChat ID)

郵箱：

2497636860@qq.com

E-mail:

2497636860@qq.com

技術(shù)聯(lián)系人：

徐先生

Technical Contact:

Mr. Xu

手機(jī)：

18914050103(同微信)

Mobile Phone:

+86-18914050103
(WeChat ID)

郵箱：

nanopure@qq.com

E-mail:

nanopure@qq.com

辦公室地址：

蘇州市相城區(qū)聚茂街185號(hào)D棟11層1102

Office Address:

D-1102, 185, Jumao Street, Xiangcheng, Suzhou, Jiansu, China

工廠地址：

江西省吉安市井岡山經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)

Plant Address:

Jinggangshan Economic Development Zone, Ji' an 343000, Jiangxi, China

金屬頂刊《Acta》：激活碳化硼局部位錯(cuò)活性！大幅降低陶瓷脆性！

信息來源：本站 | 發(fā)布日期： 2022-11-04 08:38:21 | 瀏覽量：579553

摘要：

導(dǎo)讀：位錯(cuò)滑移、變形孿生、相變和快速斷裂是適應(yīng)材料機(jī)械載荷的能量耗散機(jī)制。位錯(cuò)在能量上的不利形成歸因于超硬陶瓷，特別是碳化硼，易于開裂和低的損傷容限。本文通過量子力學(xué)模擬和電鏡分析，對(duì)位錯(cuò)滑移激活的機(jī)理進(jìn)行了解釋，結(jié)果表明，在二十面體旋轉(zhuǎn)和鏈鍵斷裂和重…

導(dǎo)讀：位錯(cuò)滑移、變形孿生、相變和快速斷裂是適應(yīng)材料機(jī)械載荷的能量耗散機(jī)制。位錯(cuò)在能量上的不利形成歸因于超硬陶瓷，特別是碳化硼，易于開裂和低的損傷容限。本文通過量子力學(xué)模擬和電鏡分析，對(duì)位錯(cuò)滑移激活的機(jī)理進(jìn)行了解釋，結(jié)果表明，在二十面體旋轉(zhuǎn)和鏈鍵斷裂和重組的促進(jìn)下，應(yīng)變能通過基底二十面體滑移釋放。從這項(xiàng)工作中獲得的新見解表明，原子摻雜可能是調(diào)整碳化硼變形機(jī)制的一種有效策略，這為限制非晶化和突變失效提供了重要的潛力，并為提高脆性陶瓷的損傷容限開辟了一種新策略。

材料的變形行為在很大程度上受晶體結(jié)構(gòu)、成分和鍵合特性的影響。傳統(tǒng)上，金屬結(jié)合固體通過促進(jìn)位錯(cuò)活性、變形孿生或相變進(jìn)行塑性變形。相反，由于位錯(cuò)活性有限和強(qiáng)的局部相互作用限制了晶格弛張和轉(zhuǎn)變，共價(jià)結(jié)合固體表現(xiàn)出鍵斷裂（即脆性斷裂）。因此，共價(jià)固體，如碳化硼，通常被描述為超硬但越來越脆。

碳化硼具有堅(jiān)固穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，是一種理想的結(jié)構(gòu)陶瓷。碳化硼的晶體結(jié)構(gòu)由位于菱形晶格頂點(diǎn)的緊密結(jié)合的巴克球狀12原子二十面體組成。該結(jié)構(gòu)由一個(gè)3原子線性鏈在[111]r方向上穿過最長(zhǎng)的對(duì)角線完成。碳化硼可以有B11C（富C的B4C有11個(gè)B和1個(gè)C原子）或B12（富B的B13C2有12個(gè)B原子）二十面體和C-B-C線性鏈。B-B和B-C原子之間強(qiáng)而穩(wěn)定的共價(jià)鍵導(dǎo)致了極高的硬度（>40 GPa）和化學(xué)惰性。因此，碳化硼通常用于結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用中惡劣的環(huán)境，如研磨工具，耐磨部件，中子吸收屏蔽，陶瓷裝甲。

未摻雜碳化硼的脆性已被大量透射電子顯微鏡（TEM）研究證實(shí)，在室溫機(jī)械加載后，沒有觀察到廣泛的位錯(cuò)塑性證據(jù)，只有少部分非晶化調(diào)節(jié)的位錯(cuò)活性和彈道沖擊下的層錯(cuò)形成。在高剪切載荷情況下碳化硼因應(yīng)力誘導(dǎo)非晶化而失效。高剪切應(yīng)力觸發(fā)二十面體的坍塌，是由3原子鏈的彎曲引發(fā)的，導(dǎo)致納米尺度非晶剪切帶網(wǎng)絡(luò)的形成。高壓下鏈中心點(diǎn)缺陷的形成和隨后C-C-2原子鏈的出現(xiàn)導(dǎo)致體積的突然變化，也被用來解釋異常破壞行為。

無論非晶化的確切起源如何，碳化硼的破壞行為與其他陶瓷體系（如ZrB2、HfB2、SiC、MgO和Al2O3）形成鮮明對(duì)比。在這些陶瓷體系中，在室溫下機(jī)械變形后，出現(xiàn)了局域形變孿晶和位錯(cuò)活性。在ZrB2和HfB2的例子中，金屬物種，即Zr和Hf，為高共價(jià)硼化物體系提供了金屬和離子鍵特性，這促進(jìn)了局域位錯(cuò)移動(dòng)。因此，開展這項(xiàng)工作是為了研究在碳化硼中加入金屬物種，如Al，是否同樣能促進(jìn)其變形行為的多樣性和改善力學(xué)性能。

在這項(xiàng)研究中，新澤西州立大學(xué)Qirong Yang等人發(fā)現(xiàn)了AL摻雜碳化硼在基底滑移系統(tǒng)（111）[1-10]中顯示出局部位錯(cuò)活性。與大多數(shù)材料中發(fā)現(xiàn)的原子層位錯(cuò)相比，碳化硼表現(xiàn)為二十面體介導(dǎo)的平面滑移。TEM分析直接證實(shí)了Al摻雜碳化硼中位錯(cuò)的形成，并用密度泛函理論（DFT）對(duì)其進(jìn)行了合理解釋，揭示了碳化硼結(jié)構(gòu)中Al原子遷移和二十面體旋轉(zhuǎn)是二十面體滑移的關(guān)鍵。位錯(cuò)的形成和運(yùn)動(dòng)與非晶化的發(fā)展相競(jìng)爭(zhēng)，從而導(dǎo)致Al摻雜碳化硼內(nèi)非晶化的減少。

相關(guān)文章 (related information)
相關(guān)產(chǎn)品 (Related Products)

Copyright 2020 蘇州納樸材料科技有限公司 蘇ICP備16022635號(hào)-1 版權(quán)聲明 技術(shù)支持：江蘇東網(wǎng)科技 [后臺(tái)管理]
Top