Um método chamado fabricação aditiva negativa é usado para produzir perto de peças totalmente denso complexo em forma de carboneto de boro de várias escalas de comprimento. Esta técnica é possível através da formulação de uma suspensão de romance envolvendo resorcinol-formaldeído como um único agente de coagulação que deixa para trás um carbono homogêneo sinterização auxílio após a pirólise.
É necessária uma assinatura do JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou inicie seu teste gratuito.
Artigo de método
Fabricação aditiva negativa do complexo em forma de carbonetos de boro
Neste artigo
Resumo
Resumo
Carboneto de boro (B4. C) é um dos materiais mais difíceis em existência. No entanto, essa propriedade atraente também limita sua machineability em formas complexas de alto desgaste, alta dureza e aplicativos leves de material tais como armaduras. Para superar este desafio, fabricação aditiva negativa (AM) é empregada para produzir geometrias complexas de carbonetos de boro em diversas escalas de comprimento. Negativo AM primeiro envolve gelcasting uma suspensão em um molde de plástico 3D-impresso. O molde é então dissolvido, deixando para trás um corpo verde como uma cópia do negativo. Resorcinol-formaldeído (RF) é usado como um agente de coagulação novo porque ao contrário de hidrogel tradicional, há pouco a nenhum encolhimento, que permite a moldes extremamente complexos ser usado. Além disso, este agente de coagulação pode ser desperdiçado para deixar para trás 50 ~ wt % de carbono, que é uma ajuda de sinterização altamente efetiva para B4C. devido a esta distribuição altamente homogénea de carbono em situ dentro da matriz de4C B, a menos de 2% de porosidade pode ser alcançado após a sinterização. Este protocolo destaca detalhadamente a metodologia para a criação de perto de carboneto de boro totalmente denso peças com geometrias complexas.
Introdução
Carboneto de boro (B4. C), com um Vickers dureza de aproximadamente 38 GPa, é conhecido como o terceiro mais difícil material comercialmente disponível, atrás de diamantes (~ 115 GPa) e nitreto de boro cúbico (~ 48 GPa). Esta propriedade particular, juntamente com uma baixa densidade (2,52 g/cm3), o torna atraente para aplicações de defesa como de armaduras1. B4C também tem um alto ponto de fusão, resistência ao desgaste superior e absorção de nêutrons de alta cruz seção2,3,4. No entanto, a utilização destas propriedade....
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Protocolo
Atenção: Por favor consultar com fichas de dados de segurança (SDS) de todos os materiais e usar equipamentos de proteção adequado (EPI) ao manusear materiais antes de fundição e de cura. Imina resorcinol e polietileno são conhecidos por serem tóxicos. O formaldeído é tóxico e cancerígeno20. Preparação de suspensões cerâmicas deve ser feita em exaustores de fumos químicos ou outros ambientes de trabalho adequadamente ventilados.
1. fabricação de aditiva negativa
-
Preparação de uma suspensão de duas partes de 120 mL
Nota: Uma suspensão de duas partes estará preparada para ajudar a prolong....
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Resultados
Seguindo o procedimento descrito (Figura 1), partes do complexo em forma de carboneto de boro com carbono (B4C/C) podem ser sinterizadas até 97.6 ± 0,4% da densidade máxima teórica com dureza de um Vicker de 23.0 ± 1,8 GPa8. Vários exemplos de peças sinterizadas de C/C de4B são demonstrados (Figura 2). Estes exemplos mostram as características texturais bem que podem ser copiadas atra.......
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Discussão
A metodologia de fabricação de aditiva negativa descrita no protocolo permite complexa de carboneto de boro em forma de peças a ser produzido em densidade quase completa após a sinterização a uma temperatura ideal de 2290 ° C. Os primeiros passos de diversos relacionados com a preparação e fundição são os mais críticos para a geração de um elenco com defeitos mínimos de alta qualidade. Se a viscosidade da suspensão é muito alta, mistura pobre irá ocorrer. A porosidade da peça sinterizada também é afetada, uma vez que o a.......
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Divulgações
Os autores não têm nada para divulgar.
Agradecimentos
Este trabalho foi realizado sob os auspícios do departamento de energia dos EUA por Lawrence Livermore National Laboratory sob contrato DE-AC52-07NA27344. Lançamento IM LLNL-JRNL-750634.
....Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Carboneto de boro em pó 1250F | Tetrabor Ceramics | Lot 211M419 | >96% pureza |
| Boron carbureto powder 1500F | Tetrabor Ceramics | Lot 209M102/9 | >96% pureza |
| Boron carbureto powder 3000F | Tetrabor Ceramics | Lot 111m53/9 | >96% de pureza |
| Polietileno Imina (PEI) | Sigma Aldrich | MKBP3417V | MW médio ~25.000 por L.S. |
| Resorcinol | Sigma Aldrich | MKBG6751V | BioXtra, ≥ 99% |
| Formaldeído | Fisher Scientific | F79-1 | 37% em peso; Estabilizado com 10-15% de Metanol |
| Ácido Acético | Sigma Aldrich | SKU 695092 | Glacial ≥ 99,7% |
| Acetona | Sigma Aldrich | SKU 179124 | Grau de Reagente ACS ≥ 99,5% |
| Água | LLNL Misturador Planetário Interno (Milli-Q) | ||
| Thinky | AR-250 | Compatível com recipientes Thinky de 150mL e 300mL | |
| Acrilonitrilo, butadieno, estireno (ABS), filamento de plástico | eSUN | Cor natural | |
| Taz 6 (impressora 3D) | Impressora 3D | Lulzbot | |
| 4% H2 / 96% Ar gás | Ar Gás | UHP | 4% Hidrogênio, balanceado Argônio |
| Hélio gás | Ar Gás | UHP | Hélio |
| Forno de aquecimento | Neytech | Vulcan 9493308 | Forno para 80 &graus; Forno tubular de quartzo de cura C |
| Applied Test Systems, Inc. | LEA 05-000075 | Forno para 1050 ° C carbonização | |
| Forno de grafite | Thermal Technology LLC | Forno de sinterização | |
| Microscópio Eletrônico de Varredura (SEM) | Jeol | JSM-7401F | |
| Medidor de pH | Thermo Scientific | Orion 4 Star | calibrado com padrões de buffer |
| Reômetro | TA Instrument | AR2000ex | Para medição de viscosidade |
| Difratômetro de raios X (XRD) | Bruker | AX D8 | |
| Mettler Toledo | XS104 | ||
| Bruker EVA | Software de análise de XRD |
Referências
- An, Q. Prediction of superstrong τ -boron carbide phase from quantum mechanics. Physical Review B. 95 (10), 100101(2017).
- Thévenot, F. Boron carbide - A comprehensive review. Journal of the European Ceramic Society. 6, 205-225 (1990).
- Lee, H., Speyer, R. F. Pressureless sintering of boron carbide. Journal of the American Ceramic Society....
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Reimpressões e permissões
