רקע כללי:

שלב ה-MAX הוא קבוצה של תרכובות משולשות שהנוסחה הכללית שלהן היא Mn+1AXn (כאשר M הוא יסוד מעבר, a בדרך כלל מקבוצת IIIAo IVA בטבלה המחזורית, ו-X יכול להיות C או N, N=1-3 ). יש להם מבנה ננו-אמינציה, המעניק להם תכונות יוצאות דופן. שילוב מרבי של תכונות מתכת וקרמיקה, כגון קשיחות גבוהה, תכונות מכניות טובות בטמפרטורות גבוהות, עמידות גבוהה בפני קורוזיה וחמצון ומוליכות תרמית וחשמלית טובה.

בנוסף, הם מציגים את תכונות השיכוך המכאניות (שיכוך) של לרבדים: הם מתעוותים ליצירת קיפולים, מה שמאפשר להם לספוג אנרגיה רבה. מאפיינים אלה הופכים אותם למועמדים אידיאליים עבור יישומים ספציפיים בטמפרטורה גבוהה. ביצועי חמצון טובים הם תנאי הכרחי לשימוש בחומר בטמפרטורות גבוהות; על מנת לשמור על ביצועיו, יש צורך ליצור שכבת הגנה מפני חמצון.

בהקשר זה, הצוות בראשות SATsipas השיק מחקר ופרסם אותו ב-Journal of Alloys and Compounds ב-29 בנובמבר 2020 שעון בייג'ינג עם הכותרת "תכונות תרמופיזיקליות של Ti2AlC ו-Ti3SiC2 נקבוביות המיוצרות על ידי אבקת מטלורגיה"מטרתו לנתח את התכונות התרמופיזיקליות של Ti2AlC ו-Ti3SiC2 נקבוביות שהוכנו על ידי אבקת מטלורגיה.

סיכום:

החוקרים ערכו מחקרים מעמיקים על המאפיינים הפיזיקליים והכימיים של תרכובות פאזה Ti2AlC ו-Ti3SiC2 MAX עם נקבוביות וגודל גרגירים מבוקרים המתקבלים על ידי טכנולוגיית מטלורגיית אבקה כדי לקבוע את השימוש בהם בהתקנים קטליטיים לרכב, מחליפי חום או מבנים עמידים בפני פגיעות. יָשִׂימוּת.

המחקר בוצע בכמויות שונות (20-60 כרך%) ובגדלים שונים של מחזיקי חלל (250-1000xh מ') של דגימות מאוחדות מאוזנות ודגימות ללא מחזיקי חלל. לפי טמפרטורת השימוש המקסימלית של כל חומר, בדיקת החמצון מתבצעת בטמפרטורות שונות.

על מנת להבין את מנגנון החמצון, נותחה קינטיקה של החמצון כדי לקבוע את השפעת הנקבוביות בכל מקרה. בנוסף, המבנה וההרכב של שכבת התחמוצת שנוצרה לאחר הבדיקה נותחו באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני סורק (SEM). למד מוליכות חשמלית ותרמית בטמפרטורת החדר ובטמפרטורות של עד 1000 מעלות צלזיוס.

החוקרים דנו בהשפעות של גודל הנקבוביות ועובי דופן התא, ומדדו את החדירות של הקצף. נידונה ההשפעה של נקבוביות מיקרוסקופית ונקבוביות מקרוסקופית על חדירות, ומקדם הפיצוי התרמי של הקצף המוכן נמדד בו-זמנית.

לשלבים הנקבוביים הגדולים ביותר הללו יש תכונות מתאימות למצעים קטליטיים, חילופי חום, מסנני טמפרטורות גבוהות או מקלטי שמש נפחיים.

תהליך:

Ti2AlC בדרך כלל יוצר שכבת Al2O3 צפופה, דקה ודביקה היטב על פני החומר. מצד שני, Ti3SiC2 יוצר מבנה דו-שכבתי: החלק החיצוני הוא שכבת TiO2, והפנים הוא שכבה משולבת של SiO2 ו-TiO2. מנגנוני החמצון של השלבים הגדולים ביותר של Ti2AlC ו-Ti3SiC2 מראים שניהם דינמיקה של נפח פרבולי.

בנוסף, נקבע כי שכבת התחמוצת צומחת באמצעות חמצן מפוזר לחלק הפנימי של החומר וטיטניום מפוזר כלפי חוץ, בעוד אטומי סיליקון מתחמצנים באתרם. טבלה 1 מסכמת את מחקרי החמצון הרלוונטיים שבוצעו בשלב ה-MAX.

למרות שרוב מחקרי השלב הגדולים ביותר מבוססים על חומרים צפופים, בשל שילוב התכונות הייחודיות שלהם, אנשים מתעניינים יותר ויותר במאפייני היישום הגבוהים של חומרי הפאזה הנקבוביים ביותר, כגון התקנים קטליטיים, מחליפי חום או השפעה- מבנים עמידים על כלי רכב.

ישנם מעט מחקרים על הכנת חומרי פאזה נקבוביים. L. Hu et al. קצף Ti2AlC מוכן עם נקבוביות ניתנת לשליטה באמצעות NaCl כיצירת נקבוביות. ט.פיי ואח'. הכין חומר קצף Ti2AlC בשיטת יציקת ג'ל ודמה את ההתנהגות האלסטית שלו באמצעות דוגמנות פמי. למרות שאנשים מתעניינים מאוד בשלב הנקבובי הגדול ביותר, עד כה, ישנם מעט מחקרים מפורטים על התנהגות החמצון של השלב הנקבובי הגדול ביותר.

גונזלס-ג'וליאן חקר את עמידות החמצון של השלב הגדול ביותר של Cr2AlC נקבובי. מטרת עבודה זו היא ללמוד את המאפיינים התרמו-פיזיים של שלב Max הנקבובי Ti2AlC Ti3SiC2 ולשלוט בגודל וכמות הנקבוביות, לקבוע את התאמתם של קצפים אלה למקלטי נפח סולאריים, מחליפי חום במגע עם נוזלי העברת חום פעילים, טמפרטורה גבוהה מסננים או המצעים הם אלקטרודות בטמפרטורה גבוהה של ציוד בעירה קטליטית, תאי דלק תחמוצת מוצק, רכיבים ועמידות בפני קורוזיה בטמפרטורה גבוהה, חיכוך ובלאי בדלקים גרעיניים וחומרים מבניים.

הקוטר המקביל הממוצע ועובי דופן התא הממוצע של המקרופורוזיות, וסטיות התקן שלהם.

עבור חומר קצף בנפח% 60, התפלגות הגודל של שלושת חומרי הקצף:

250-400 רצים מ', 400-800 רצים מ' ו-800-1000 רצים מ',

א) Ti2AlC ו-ב) Ti3SiC2.

א) Ti2AlC Ti3SiC2 ב-1000ºC וב) Ti2AlC Ti3SiC2 ב-900ºC.

דגימת Ti2AlC המחומצנת נמצאת ב-1000ºC לתקופה של 24 שעות של 10,

א) משטח צפוף, ב) 20 כרך% מחזיק בגודל מסגרת חלל של 250-400 מיקרומטר ו

ג) 60 כרך% מחזיק בגודל של הקליפ הפנימי עם מרווח של 800-1000 מיקרומטר.

חמצון מדגם Ti3SiC2 ב-900ºC למשך מחזור של 10 24 שעות,

א) משטח צפוף, ב) 20-250 ו-C) 60-800 בפנים.

א) Ti2AlC ו-ב) דיאגרמת הרכב מדגם נקבובי Ti3SiC2.

השפעת גודל הנקבוביות הממוצע על המוליכות התרמית של הנקבוביות הקבועה בחומר:

24vol.% (Ti2AlC) ו-66vol.% (Ti3SiC2). התוצאה היא 300ºC.

לְנַתֵחַ:

מחקר זה חקר את המאפיינים התרמופיזיים של הפאזות הנקבוביות הגדולות ביותר Ti2AlC ו-Ti3SiC2 עם גדלים שונים של נקבוביות ונקבוביות שונות. בכל המקרים, קינטיקה של החמצון של הדגימות הנקבוביות של Ti2AlC ו-Ti3SiC2 הייתה מהירה בהרבה בתחילת המחזור הראשון (24 שעות) מאשר בשאר תקופת הבדיקה.

זה מצביע על כך שנוצרת שכבת תחמוצת מגן ב-24 השעות הראשונות. קינטית החמצון של Ti2AlC פועלת לפי חוק מעוקב. לדגימות האיכות שהתקבלו אין מחזיק רווח ושיטה לוגריתמית עם נקבוביות המדגם הנמוכה ביותר (20-250), בעוד שדגימות התצפית בקנה מידה גדול מתקבלות לעתים רחוקות עם נקבוביות גבוהה יותר.

עבור Ti3SiC2, הקינטיקה היא לוגריתמית עבור כל הצפיפויות הדלילות וגדלי הנקבוביות נחקרו. הבדיקה המחזורית בוצעה במשך 24 שעות ב-1000°C (Ti2AlC) ו-900°C (Ti3SiC2) במשך 240 שעות בסך הכל. כל דגימות Ti2AlC ו-Ti3SiC2 שנבדקו הראו עמידות בפני חמצון והלם תרמי.

שכבת ההגנה הנוצרת בדגימות הנקבוביות של שני החומרים צפופה, נדבקת היטב, אין לה סדקים, ומתנגדת למחזוריות תרמית, אם כי שטח הפנים גדל עקב נוכחותן של נקבוביות.

נקבוביות וגודל משפיעים על עליית המסה: ככל שהשטח החשוף גדול יותר, כך עלייה המסה גדולה יותר. עבור Ti2AlC נקבובי, השינוי מנקבוביות סגורה לנקבוביות פתוחה מגדיל מאוד את רווח המסה שלו. הנקבוביות משתנה מסגורה לפתוחה. ככל שהנקבוביות גדלה, מנגנון פיזור החמצן דרך הדגימה משתנה, וגם מבנה המיקרו של שכבת התחמוצת בתוך הנקבוביות משתנה.

מצד שני, לכל הדגימות הנקבוביות Ti3SiC2 יש שכבות תחמוצת בעלות מאפיינים דומים על פני השטח הפנימיים של הנקבוביות. לא היה אובדן מסה בכל הדגימות במהלך היווצרות שכבת התחמוצת, מה שמעיד על כך שלא הייתה תופעת התפרקות, מה שהוכיח כי לחומר הנקבובי שהוכן בשיטת מטלורגיית האבקה במחקר זה יש חוזק ואיכות טובים.

לכן, ניתן לשקול את השלבים המקסימליים הנקבוביים הללו עבור התקנים קטליטיים של גזי פליטה, אלקטרודות בטמפרטורה גבוהה, התקני מבערים או יישומים בתנאי בעירה.

העלייה בחדירות קשורה לעלייה בנקבוביות ובגודל הנקבוביות: שניהם תורמים לזרימת הגז דרך המדגם. ההבדל בחדירות בין מבני נקבוביות Ti2AlC ו-Ti3SiC2 עם נקבוביות דומה קשור לנקבוביות המקרוסקופית. ככל שהנקבוביות המקרוסקופית גדולה יותר, החדירות גדולה יותר.

תחת נקבוביות דומה, ה-CTE הליניארי גדל מעט עם הגדלת גודל הנקבוביות הממוצע, והעלייה של הנקבוביות מפחיתה את ה-CTE הליניארי. המוליכות החשמלית והחדירות שמפגינים קצפי הפאזה הגדולים הללו הופכים אותם למועמדים טובים להתקני בעירה קטליטית, אלקטרודות בטמפרטורה גבוהה, או מצעים לתאי דלק תחמוצת מוצק, או מחליפי חום במגע עם נוזלי העברת חום אגרסיביים.

קישור למאמר זה: מהן התכונות התרמופיזיקליות של Ti2AlC ו-Ti3SiC2 נקבוביות המיוצרות על ידי מטלורגיית אבקה?

הצהרה מחודשת: אם אין הוראות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. אנא ציין את המקור להדפסה חוזרת: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® מספק מגוון רחב של דיוק מותאם אישית עיבוד cnc סין שירותי.מוסמך ISO 9001:2015 &AS-9100. יצרן עיבוד שבבי בקנה מידה גדול של תיקים רפואיים, מתן עיצוב תלת מימד, אב טיפוס ושירותי משלוח גלובליים. מציע גם מארזים קשיחים, EVA חצי קשיח, מארזים תפורים רכים, פאוצ'ים ועוד עבור יצרני OEM. כל המארזים מיוצרים בהתאמה אישית לפי מפרטים עם אינסוף שילובים של חומרים, תבניות, כיסים, לולאות, רוכסנים, ידיות, לוגו ואביזרים. אפשרויות חסינות זעזועים, עמידות במים וידידותיות לסביבה. חלקים רפואיים, תגובת חירום, חלקים אלקטרוניים, תאגידים, חינוך, צבא, ביטחון, ספורט, חוצות ותעשיות בנייה. השירותים כוללים ייעוץ לקונספט של מקרה, עיצוב תלת מימד, יצירת אב טיפוס, יצירת רוטוטיפוס,קידוח CNC שירותים וייצור. ספר לנו קצת על תקציב הפרויקט שלך וזמן האספקה ​​הצפוי. אנו נתכנן איתך אסטרטגיה כדי לספק את השירותים המשתלמים ביותר כדי לעזור לך להגיע ליעד שלך, אתה מוזמן לפנות אלינו ישירות ( sales@pintejin.com ).