中國建材總院所屬國檢集團萬德田團隊在《International Journal Of Applied Ceramic Technology》發表了題為“Enhanced high temperature properties of ZTA prestressed ceramics reinforced by cordierite coating” (堇青石涂層增強的ZTA預應力陶瓷的高溫性能研究)的論文。
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https://ceramics.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/ijac.14544
氧化鋯增強氧化鋁陶瓷（ZTA）作為高溫能量交換系統的重要組成部分，其高溫性能的好壞直接關系著服役壽命。為提高ZTA的高溫力學性能，團隊提出了采用預應力增強的方法，通過在ZTA陶瓷表層涂覆一定厚度的堇青石涂層，利用涂層與基體膨脹系數的差異，同溫共燒后在ZTA陶瓷表層引入壓應力的方法提高陶瓷在高溫下的力學性能。研究取得的成果如下：
研究成果：
1. 利用涂層與基體膨脹系數的差異，在ZTA表層引入壓應力，此壓應力能夠有效抑制裂紋的擴展，因此1000℃以下，ZTA預應力陶瓷的強度高于純ZTA陶瓷，如圖1。
圖1 強度隨溫度的變化曲線圖
2. ZTA預應力陶瓷的零應力溫度點為1000℃。當測試溫度低于1000℃時，殘余應力隨著溫度的升高而降低；當測試溫度達到并超過1000℃時，殘余應力完全消失，如圖2。
圖2 殘余應力隨溫度的變化曲線圖
主要創新點：
堇青石具有低膨脹系數及極高的熱穩定性，本工作將其作為涂層原料涂覆于ZTA陶瓷表層，同溫共燒，利用涂層與基體膨脹系數的差異，在ZTA陶瓷表層引入殘余壓應力，從而提高ZTA陶瓷的高溫力學性能。本工作將為高溫服役環境下的材料制備提供新的思路。
國檢集團萬德田團隊簡介：
國檢集團萬德田團隊自成立以來一直從事陶瓷材料的力學性能和極端環境下的力學性能評價與表征方法及其設備研制等研究工作。近五年共承擔“十四五”國家重點研發計劃，國家自然基金委重點基金項目等科研項目10余項，先后提出相對法、缺口環法、局部高溫加載法等測試新方法，取得多項創新性成果，并制定了相關國際國內標準，形成了相關專用技術和產品。研究成果榮獲國家科技進步獎二等獎2項，省部級獎勵9項，有力推動了中國建材總院檢驗測試學科發展。
原文始發于微信公眾號（中國建材總院）：學科進展 | 總院在預應力陶瓷的研究方面取得新進展
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