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陶瓷涂层密度测试方法国际标准发布

发表于:2018-08-16

7月23日,由景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院院长李月明教授和沈宗洋教授主持的陶瓷涂层领域一项国际标准Fine ceramics(advanced ceramics,advanced technical ceramics)-Test method for determining density of ceramic coatings《精细陶瓷(先进陶瓷,先进技术陶瓷)——陶瓷涂层的密度测试方法》由国际标准化组织(ISO)正式实施发布了。这是我国无机非金属材料领域又一项创新技术转化的国际标准,其核心技术来源于中国建材检验认证集团股份有限公司首席科学家包亦望教授的专利技术。该国际标准设计了一种测试陶瓷厚涂层密度的方法,提供了一种方便可行的测量手段,填补了陶瓷涂层密度评价技术领域的空白。该国际标准是通过国家工业陶瓷标准化技术委员会TC194向ISO申请立项发布的第8个国际标准。


陶瓷涂层,如热障涂层、耐磨涂层、防腐涂层等广泛应用于现代工业,包括航空、航天、汽车、石化和各种耐高温设备。陶瓷涂层密度值在工程构件设计上也是非常重要的一个参数,吸引了越来越多材料科学家和机械工程师的关注。密度本身是表征材料的基本属性,可以评估材料的致密度、孔隙率和吸水率、抗热震性以及弹性模量。准确的密度数据可以用来分析涂层热应力和热匹配引起的变形和防止剥离现象,对于航空发动机等航空部件尤为重要,陶瓷涂层的密度测量的意义主要体现在:控制航空航天部件中涂层组件的重量;对镀层工艺的时间控制和涂层孔隙率的估计等。


陶瓷涂层的快速发展和缺乏评价涂层技术的现状表明,陶瓷涂层的发展需要有合适的方法来测量陶瓷涂料的密度。然而,由于涂层难以从基体层上取下用来单独测试,如果用与涂层同种材料的块体材料测试结果代替,又会因为材料本身的制备工艺不同而产生巨大误差,因此,涂层密度测试也成为一个难题。陶瓷涂层的密度对于精密加工和质量控制都很重要,但是现有的各国标准和国际标准尚未有涂层密度测量的规定。因此,针对陶瓷涂层的密度无法测试的现状和难题,《精细陶瓷(先进陶瓷,先进技术陶瓷)——陶瓷涂层的密度测试方法》国际标准的建立填补了这一国内外空白。并且此标准操作简单方便,只需要两次采用传统的阿基米德方法,对镀层之前和镀层之后的样品分别进行两次密度测试,通过相对法计算公式可以算出涂层的本征密度。对于那些广泛应用于现代工业的陶瓷涂层,如热障涂层、环障涂层、耐磨涂层等等,该方法提供了一种方便可行的测量手段,为国内外陶瓷涂层领域的研发和性能评价做出了创新贡献。


ISO 21714标准草案于2016年10月经ISO/TC206的全部P-成员国的投票,获得并通过正式立项(NP21714),项目工作组组长为景德镇陶瓷大学李月明教授,工作组首批成员国为中国、韩国、马来西亚和英国。在充分考虑我国基本国情的情况下,国际标准工作组研制技术方案及相关设备,细化测试过程,研究各种测试因素的影响,综合考虑国际标准化组织精细陶瓷技术委员会年会上各成员国委员和专家提出的一系列意见和建议,经多次修订完善本标准的技术方案和草案,目前该标准已发布。本标准为涂层检测服务类型的企业提供了一种新的检测技术和标准,不仅提升了企业的技术创新能力和市场竞争力,也为我国的创新技术走向世界和引领世界提供了重要途径。


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  • 陶瓷气凝胶技术获得新突破 加州大学洛杉矶分校的研究人员和其他八家研究机构的合作者创造了一种非常轻,非常耐用的陶瓷气凝胶。这种材料可以用于像绝缘航天器这样的应用,因为它能够承受太空任务所承受的强烈的热量和剧烈的温度变化。自20世纪90年代以来,陶瓷气凝胶一直用于工业设备的绝缘,并被用于对NASA火星漫游者任务中的科学设备进行隔离。但是新的版本在暴露于极端高温和反复的温度峰值后更耐久,而且要轻得多。它独特的原子组成和微观结构也使它具有不同寻常的弹性。当它被加热时,材料就会收缩,而不是像其他陶瓷一样膨胀。它也与压缩的方向垂直收缩-想象把一个网球压在桌子上,让球的中心向内移动而不是向外扩张-这与大多数物质在压缩时的反应相反。因此,与目前较先进的陶瓷气凝胶相比,这种材料的弹性和脆性要小得多:它可以压缩到原来体积的5%并完全恢复,而其他现有的气凝胶只能压缩到20%左右,然后完全恢复。这项研究今天发表在科学由加州大学洛杉矶分校化学与生物化学教授段向峰、加州大学洛杉矶分校材料科学与工程教授黄宇和中国哈尔滨工业大学回力领导。该研究的第一位作者是哈尔滨理工大学加州大学洛杉矶分校(UCLA)化学博士后向旭、兰州大学张强强、加州大学伯克利分校(UC Berkeley)和东南大学(东南大学)的郝梦龙(Menglong Hao)。研究小组的其他成员来自加州大学伯克利分校、普渡大学、劳伦斯伯克利国家实验室、中国湖南大学、中国兰州大学和沙特阿拉伯沙特国王大学。尽管气凝胶的体积超过99%是空气,但气凝胶的重量在结构上非常坚固。它们可以由多种材料制成,包括陶瓷、碳或金属氧化物。与其他绝缘体相比,陶瓷基气凝胶在阻挡极端温度方面更有优势,而且它们具有极低的密度,并且具有很高的耐火和耐腐蚀性能-所有这些品质都能很好地应用于可重复使用的航天器。但目前的陶瓷气凝胶是高度脆性和倾向于断裂后,反复暴露在极端的热和剧烈的温度波动,这两者都是常见的太空旅行。这种新材料是由薄层氮化硼(一种陶瓷)制成的,原子以六边形的形式连接在一起,就像鸡丝一样。在加州大学洛杉矶分校(UCLA)领导的研究中,它经受住了通常会破坏其他气凝胶的条件.当工程师们在几秒钟内在零下198摄氏度到900度之间的测试容器中提高和降低温度时,它经受住了数百次突如其来的极端温度的冲击。在另一次测试中,它在1400摄氏度下保存了一周后,失去了不到1%的机械强度。普通陶瓷材料通常在加热时膨胀,冷却时收缩。随着时间的推移,这些反复的温度变化可能导致这些材料断裂,并最终失效。新的气凝胶被设计成更耐用,做的正好相反-它收缩而不是在加热时膨胀。此外,气凝胶垂直压缩的能力-就像网球一样-帮助它在反复快速的温度变化中存活下来。(该性质称为负泊松比。)它也有内部“墙”,加强了双窗格结构,这减少了材料的重量,同时增加了它的绝缘能力。 【详情】

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