中国建材总院所属国检集团万德田团队在《International Journal Of Applied Ceramic Technology》发表了题为“Enhanced high temperature properties of ZTA prestressed ceramics reinforced by cordierite coating” (堇青石涂层增强的ZTA预应力陶瓷的高温性能研究)的论文。
↓论文链接↓
https://ceramics.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/ijac.14544
氧化锆增强氧化铝陶瓷（ZTA）作为高温能量交换系统的重要组成部分，其高温性能的好坏直接关系着服役寿命。为提高ZTA的高温力学性能，团队提出了采用预应力增强的方法，通过在ZTA陶瓷表层涂覆一定厚度的堇青石涂层，利用涂层与基体膨胀系数的差异，同温共烧后在ZTA陶瓷表层引入压应力的方法提高陶瓷在高温下的力学性能。研究取得的成果如下：
研究成果：
1. 利用涂层与基体膨胀系数的差异，在ZTA表层引入压应力，此压应力能够有效抑制裂纹的扩展，因此1000℃以下，ZTA预应力陶瓷的强度高于纯ZTA陶瓷，如图1。
图1 强度随温度的变化曲线图
2. ZTA预应力陶瓷的零应力温度点为1000℃。当测试温度低于1000℃时，残余应力随着温度的升高而降低；当测试温度达到并超过1000℃时，残余应力完全消失，如图2。
图2 残余应力随温度的变化曲线图
主要创新点：
堇青石具有低膨胀系数及极高的热稳定性，本工作将其作为涂层原料涂覆于ZTA陶瓷表层，同温共烧，利用涂层与基体膨胀系数的差异，在ZTA陶瓷表层引入残余压应力，从而提高ZTA陶瓷的高温力学性能。本工作将为高温服役环境下的材料制备提供新的思路。
国检集团万德田团队简介：
国检集团万德田团队自成立以来一直从事陶瓷材料的力学性能和极端环境下的力学性能评价与表征方法及其设备研制等研究工作。近五年共承担“十四五”国家重点研发计划，国家自然基金委重点基金项目等科研项目10余项，先后提出相对法、缺口环法、局部高温加载法等测试新方法，取得多项创新性成果，并制定了相关国际国内标准，形成了相关专用技术和产品。研究成果荣获国家科技进步奖二等奖2项，省部级奖励9项，有力推动了中国建材总院检验测试学科发展。
原文始发于微信公众号（中国建材总院）：学科进展 | 总院在预应力陶瓷的研究方面取得新进展
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