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可視化高溫形變分析技術(shù)在無(wú)機(jī)材料領(lǐng)域研究的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：

2024-12-05

可視化高溫形變分析技術(shù)，采用光學(xué)非接觸法測(cè)量材料燒結(jié)過(guò)程形變，結(jié)合了高溫光學(xué)成像技術(shù)、高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)和智能圖像計(jì)算處理系統(tǒng)，對(duì)材料在變溫過(guò)程中形狀、尺寸及物態(tài)變化在線實(shí)時(shí)觀測(cè)，給出直觀、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)及圖形報(bào)告，可計(jì)算出材料的膨脹、收縮、特征溫度點(diǎn)等關(guān)鍵參數(shù)。

一、技術(shù)原理

二、技術(shù)特點(diǎn)

1. 實(shí)時(shí)性：采用光學(xué)可視化的圖形分析手段能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)樣品在高溫下的形變過(guò)程，為研究人員提供及時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。相比于傳統(tǒng)的“盲燒”方法，可視化的燒結(jié)方式更加省時(shí)省力，事半功倍。

2. 準(zhǔn)確性：結(jié)合智能化圖像處理和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，能夠提供直觀、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)及圖形報(bào)告。

3. 普適性：對(duì)于規(guī)則、不規(guī)則形狀、脆弱或是泡沫樣品在燒結(jié)過(guò)程中的形變，都能夠無(wú)損測(cè)試。

4. 多維度：能夠多維度同步分析高度、寬度和面積變化，尤其適合非等比變化和不規(guī)則樣品測(cè)試。

5. 多功能：不僅可以觀測(cè)形變，還可以分析樣品的尺寸變化、計(jì)算線收縮率、體積收縮率、致密度、熱膨脹系數(shù)等，也可以用于表征燒結(jié)點(diǎn)、軟化點(diǎn)等特征溫度點(diǎn)。有助于全面了解材料的燒結(jié)過(guò)程的熱物性能。

三、在陶瓷領(lǐng)域的研究應(yīng)用

1、優(yōu)化燒結(jié)工藝：可視化高溫形變技術(shù)可以實(shí)時(shí)觀測(cè)陶瓷材料在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中的形變情況，計(jì)算陶瓷材料收縮率、致密度、表觀活化能等，從而指導(dǎo)優(yōu)化陶瓷燒結(jié)工藝，如燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間、升溫速率等參數(shù)，以達(dá)到最佳的燒結(jié)效果。降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2、新型陶瓷材料研發(fā)：在新型陶瓷材料的研發(fā)過(guò)程中，可以用于評(píng)估材料的熱穩(wěn)定性、體積收縮率和相對(duì)密度等關(guān)鍵性能指標(biāo)，為材料配方的優(yōu)化和首屆工藝的確定提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

3、研究陶瓷材料與低熔點(diǎn)熔體間的高溫潤(rùn)濕性：用于觀測(cè)熔體與固體陶瓷材料間的高溫潤(rùn)濕性能、原位熔滲情況等，深入理解熔化、潤(rùn)濕、熔滲的反應(yīng)機(jī)理，從而改進(jìn)配方或工藝條件來(lái)增強(qiáng)性能。尤其適用于熱障涂層、環(huán)境障涂層、功能涂層的研發(fā)。

硅熔體與陶瓷涂層高溫潤(rùn)濕性能

四、在耐火材料領(lǐng)域的研究應(yīng)用

1、耐火材料抗渣性研究：在高溫熔體存在的情況下，耐火材料的損毀經(jīng)常是化學(xué)侵蝕、機(jī)械作用和熱應(yīng)力作用的綜合結(jié)果，需要提高耐火材料的抗熱震性和抗渣性等。利用可視化高溫形變測(cè)試技術(shù)可以研究耐材體系的高溫熔渣潤(rùn)濕和滲透性能，從而改進(jìn)耐材體系的配方，提升抗熱震性和抗渣性等。

SiC陶瓷爐渣腐蝕性能

2、高溫穩(wěn)定性評(píng)估：耐火材料需要在高溫環(huán)境下長(zhǎng)期使用，因此充分了解并提高其高溫性能至關(guān)重要?？梢暬邷匦巫兗夹g(shù)可以實(shí)時(shí)觀測(cè)耐火材料在高溫下的形變情況，評(píng)估其熱穩(wěn)定性、抗蠕變性能等關(guān)鍵性能指標(biāo)。有助于優(yōu)化耐火材料的配方和制備工藝，提高其使用壽命和性能穩(wěn)定性。

五、在金屬材料領(lǐng)域的研究應(yīng)用

1、表征金屬熔化過(guò)程特征溫度點(diǎn)：金屬材料在高溫環(huán)境下會(huì)發(fā)生軟化、熔化、半球化、流動(dòng)等現(xiàn)象，可視化高溫形變技術(shù)可以原位觀測(cè)這些變化發(fā)生的溫度，表征其特征溫度點(diǎn)。

2、分析合金與母材間可焊性：焊接很多現(xiàn)象都與界面潤(rùn)濕行為相關(guān)，尤其是合金、陶瓷等材料的高溫異質(zhì)材料的焊接，在高溫下很難進(jìn)行，高溫下固-液之間的潤(rùn)濕性對(duì)整個(gè)焊接體系十分重要。可視化高溫形變分析技術(shù)可以高效、實(shí)時(shí)的觀測(cè)焊料和基板的潤(rùn)濕性、可焊性，合理設(shè)計(jì)焊料成分，優(yōu)化焊接工藝參數(shù)，提高焊接強(qiáng)度。適用于金屬與金屬之間、金屬與陶瓷之間、玻璃與其他材料等體系。

六、技術(shù)總結(jié)

可視化高溫形變分析技術(shù)對(duì)陶瓷、耐火和金屬材料的研究、開發(fā)和生產(chǎn)具有重要指導(dǎo)意義。該技術(shù)不僅能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)材料在高溫下的形變情況，提供直觀、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；還能夠?yàn)椴牧系呐浞絻?yōu)化、工藝改進(jìn)和性能評(píng)估提供有力支持。