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美国伊利诺伊大学开发出一种在超高温下测试航空材料的新技术

   日期:2020-02-28     来源:AZoM网站    浏览:128    评论:0    
核心提示:美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Shen Dillon教授及其在Sandia实验室的同事最近开发出了一种在极高温度下测试微型航空材料的新技术,该研究结果发表在《Nano Letters》期刊上。通过激光加热和电子显微镜的结合,研究者们现在可以在显微镜下使用比过去更高效和经济的方法来评估材料。
      美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Shen Dillon教授及其在Sandia实验室的同事最近开发出了一种在极高温度下测试微型航空材料的新技术,该研究结果发表在《Nano Letters》期刊上。通过激光加热和电子显微镜的结合,研究者们现在可以在显微镜下使用比过去更高效和经济的方法来评估材料。

就在十年前,航空材料的研究进展还主要依靠持续多年的开发和昂贵且庞大的模型测试,而现在,工程师和研究者们则利用微观尺寸的实验来开发新材料,并弄清导致材料失效的物理和化学机制。研究人员表示,微观尺寸的机械测试提供了将材料分解成组件并观察原子级缺陷的机会。

但迄今为止,科学家还无法在飞机关键部件所需经历的超高温下进行有效的微型材料测试。在高于1000℃的超高温下,使用新材料或现有材料的组合进行试验是非常困难的,因为测试机制本身会遭到破坏。研究人员表示,火箭和飞行器需要在高于目前研究极限温度几百摄氏度的情况下进行测试,而该方法将使这些测试成为可能,并大大缩短时间、降低费用。

研究者的超高温测试通过一种特别的方式整合了两种常用工具。利用定向激光加热和透射电子显微镜的结合,研究人员可以在样品蒸发前尽可能大的温度下,可视化管理材料在何处、并以何种方式精确变形。研究人员表示,通过透射电子显微镜将激光与机械测试仪精确地结合在一起,可以对样品进行加热而不会使机械测试仪过热;使用该测试方法,只要制造一个材料薄膜,无需进行任何特殊处理,即可将其放入显微镜中以测试多种不同的机械性能。

这项研究测试了二氧化锆作为概念验证。研究人员表示,二氧化锆被用于隔热涂料和燃料电池中,工作温度高达2050℃,该温度高于之前任何能达到的工作温度。

Shen Dillon教授隶属于伊利诺伊大学香槟分校的材料研究实验室。这项研究得到了美国国家科学基金会和陆军研究办公室的支持。

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标签: 新材料
 
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