Name: Karmaşık şekilli bor karbürler katkı üretimini olumsuz (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-09-18T14:45:00.000+00:00
Duration: 6 min 45 s
Description: Keşfedin negatif katkılı üretim yöntemiyle karmaşık şekilli bor karbür seramik parçaların yoğun ve sert yapıda üretimini. Jel döküm ve piroliz teknikleriyle malzeme biliminde yeni olanaklar sunar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu eser ABD Enerji Bakanlığı'nın himayesinde Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı altında sözleşme DE-AC52-07NA27344 tarafından gerçekleştirildi. IM yayın LLNL-JRNL-750634.

Dikkat: Lütfen tüm malzeme güvenliği veri sayfalarıyla (SDS) başvurun ve uygun koruyucu ekipman (PPE) malzemeler döküm ve kür önce işlerken giymek. Rezorsinol ve polietilen Amin olmak zehirli bilinmektedir. Formaldehit toksik ve kanserojen20' dir. Seramik süspansiyonlar hazırlanması kimyasal duman Davlumbaz veya diğer düzgün havalandırılmış çalışma ortamlarında yapılmalıdır.
1. olumsuz katkı imalat
<ol><li>
120 mL iki parçalı süspansiyon hazırlanması Not: Bir iki parçalı süspansiyon süspansiyonlar döküm önce raf ömrünü uzatmak yardımcı olmak için hazır olun. Bir süspansiyon (R-mix) rezorsinol bileşeni içerir ve diğer (F-mix) formaldehit bileşeni içerir. Her iki süspansiyonlar jelleşme işlemi başlatır bir son süspansiyon oluşturmak için birlikte karışık.<ol>
<li>R-mix oluşturmak için bir gezegen Mikser kullanarak su 25.00 g polietilen Amin (PEI) 0,88 g çözülerek başlar.</li>
		<li>Ayrı bir F-mix oluşturmak için bir gezegen Mikser kullanarak su 16.83 g polietilen Amin (PEI) 0,88 g geçiyoruz. Not: bir gezegen Mikser 2000 devir / dakikada en az birkaç dakika kullandıktan yeterli kesme kuvvetlerinin viskoz PEI, rezorsinol ve formaldehit çözmek yardımcı olmak ve bor karbür parçacıkları askıya almak sağlayacaktır. PEI B4C parçacıklar için dispersiyon ajanı olarak hizmet vermektedir</li>
		<li>Rezorsinol tozu 12.60 g R-karışımı içine geçiyoruz. Çözüm bir bulutlu-beyaz toz karıştırma üzerinden tam dağılması sonra açık şeffaf bir çözüm için açmanız gerekir.</li>
		<li>Formaldehit çözüm 17.03 g F karışıma ekleyin ve tam karıştırma sağlamak.</li>
		<li>Artımlı olarak 5,25 g (başlangıç 63,00 g ulaşan kadar 12 artışlarla), bor karbür toz (1500F) ayrı R-mix ve F-mix ekleyin.</li>
		<li>Asetik asit 6.50 g R-mix ve F-mix ekleyin ve her birinde tam karıştırma sağlamak. Not: Bu noktada, iki parçalı süspansiyonlar 42 vol % B4C olacaktır ve döküm için birleştirilmek üzere hazır veya (yeterince mühürlü değilse) gelecekte kullanılmak üzere saklı. Süspansiyonlar ~ 1 saat veya daha uzun süre oturursan, parçacık yerleşmeden oluşacağını dikkat edin. Parçacıklar süspansiyonlar kullanmadan önce ayrıntılı ajitasyon uygulayarak resuspended emin olun. Ayrıca, bor karbürler, 1250F, 1500F ve 3000F (yaklaşık süzülen Kafes boyutlarının göre olarak adlandırılır), üç farklı ticari toplu işlemleri ilk olarak test edildi. Her toplu iş iş bir farklı partikül büyüklüğü dağılımı gösterir ve 1500F B4C toplu olarak Lu vd. rapor en yüksek sinterleme yoğunluğu sağlamak için bulundu 8. asetik asit-ebilmek da var olmak mülhak B4C katı de adım yükleme önce ama sonunda ekleme asetik asit kokuları sınırlayarak daha iyi işleme kolaylığı sunmaktadır.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
3D hazırlanması kalıp döküm için basılı
	<ol>
<li>Bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılım programı kalıp tasarımında hazırlayın.</li>
		<li>Kalıpları Akrilonitril bütadien stiren (ABS) filamentler ile erimiş ifade modelleme (FDM) 3D yazıcı kullanarak yazdırmak. Not: Aseton buharlar21isterseniz kalıp doku düzeltmek için kullanılabilir. Önerilen meme ve oda sıcaklığında 240 ° C ve 110 ° C, sırasıyla vardır. Katman kalınlığı (0.2 mm), ekstrüzyon hızı ve soğutma hızı gibi parametreleri en az deformasyonlar bölümüyle kalitesini en iyi duruma getirmek için seçilir. Bu biraz deneme yanılma ile her benzersiz yazıcı sistemi gerektirir. En az 1 mm et kalınlığı tavsiye edilir. 0,5 mm minimum Özellik boyutudur; Ancak, bu kalıpları 1 mm. Lu ve ark. gitmemek için önerilmektedir 8 destek malzemesi online indirmek için.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Döküm için hazırlamak için iki bölümü süspansiyon kombinasyonu
	<ol>
<li>Birleştirme önce iyice tahrik (bir girdap ya da gezegen Mikser kullanarak) R-B4C parçacıklar tek tek emin olmak için karışımı ile F-mix süspansiyonlar iyi askıya alınmış.</li>
		<li>R-mix ve F-mix son süspansiyon elde etmek için birleştirir. Not: Kombine süspansiyon pH de-hava ve meydana gelen jelleşme başlamadan önce son süspansiyon döküm için çalışma süresi yaklaşık 30 dakika sağlayacaktır 2.8 olmalıdır. Jelleşme başlangıcı süspansiyon viskozite keskin artış görülebilir.</li>
		<li>Döküm önce mix ve hava kabarcıkları suyun kaynama olmadan kaldırmak yaklaşık 10 dakika son süspansiyon karışımı vakum (20-200 torr veya 2.7-27 kPa) uygulamak. Bu vakum bir kavanoz ile 200-300 devirde coşkulu bir tabak kullanarak gerçekleştirilebilir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Gelcasting
	<ol>
<li>Hemen de-yayınlanan süspansiyon 3D baskı kalıpları içine dökün.</li>
		<li>Kavurma işlemi sırasında nem kaybını önlemek için mühürlü cam kap içinde kalıp koyun.</li>
		<li>Kalıpları ile kapalı kap Kavurma işlemi başlatmak için 60-80 ° C fırın içine yerleştirin.</li>
		<li>En az 8 saat birkaç santimetre uzunluk ölçek veya daha büyük kalıpları için muhtemelen daha uzun bölümleri için tedavi yayınları izin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Yeşil cesetleri almak için kalıpları dağılması
	<ol>
<li>Mühürlenen konteyner kalıpları ile fırından çıkarın ve oda sıcaklığına kadar soğumasını bekleyin.</li>
		<li>Kalıp tamamen örtülü kadar yeterli aseton konteyner içine ekleyin. Tutarı boyutu ve birim kullanılan kalıp (genellikle ~ 100 mL aseton için 50 cm3 boyut bir kalıp) bağlı olarak değişir. Not: Bu oluşum-ebilmek almak ilâ 2-4 gün uzakta çözünmüş gerekir plastik hacmine bağlı olarak. En az ajitasyon aseton banyo veya biraz 40 ° C'ye ısınma sürecini hızlandırmaya yardımcı olabilir. Dikkat yürütmek aseton banyo Isıtma, bir yanıcı kimyasal ve hava belirli kompozisyon aralıklar ile birleştirildiğinde patlayıcı olabilir.</li>
		<li>ABS plastik uzakta çözünmüş sonra aseton banyosundan ücretsiz yeşil vücut ayıklayın. Not: RF tedavi sonra kalıp uzak iç kalıp geometri negatif bir kopyası olarak şeklinde katı yeşil vücut elde etmek için çözülmüş. Bu yeşil vücut yumuşak ve dikkatli kırılma olmadan son işlem sonraki adımda işleme hayatta kalmak için güçlü olmalıdır.</li>
		<li>Yeşil organları tam kurutma ve tüm nem kaldırılmasını sağlamak için 80 ° c fırında yerleştirin. Not: Kuruma süresi yeşil vücut hacmine bağlı olarak değişir. Kuru gecede (> 8 saat) bölümü bırakarak yeşil gövde boyutları 1000 cm3' den küçük için yeterlidir. Aşırı kurutma içinde hiçbir zararı yoktur.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. kömürleşme
<ol><li>Kuruduktan sonra Grafit folyo ile kaplı bir 2 inç kuvars tüp her yeşil vücut yerleştirmek ve akan ile bir fırın içine koymak onları gaz [hava (SCCM) 250 standart kübik santimetre oluşan 4 wt % H2(g) ve 96 wt % sırasında azalan bakiyeli bir atmosfer yaratmak için Ar(g) Pyrolysis tedavi].</li>
	<li>5 ° C/dk fırın içerisine yeşil organları 1050 ° C kadar ısı ve 3 saat tutun. Not: Jel-dökme yeşil organları RF 15 wt % B4C göre olacaktır ve yaklaşık 7.5 wt % karbon pyrolysis işleminden sonra sağlayacaktır. Bu işlem çok rezorsinol-formaldehit kalıntısı kaldırır ve hiçbir tuzak kullanılırsa ciddi fırın kontamine.</li>
	<li>Yeşil organları düzgün daha koyu renkli, karbon pyrolysis tedaviden varlığını gösteren gelmek olun.</li>
</ol>3. sinterleme
Not: sinterleme sonra örnekleri yüzey pürüzlülüğü biraz kullanılan kalıp yüzey pürüzlülüğü karşılaştırıldığında artıracaktır. Bu 57-58 vol % büzülme sinterleme gelen örneklerin bir sonucudur.
<ol><li>Kömürleşmiş parçalar vakum göre backfilled sinterleme için helyum gazı (420 SCCM) akan bir grafit fırında yerleştirin. Ön ve Pirometre windows için 280 SCCM ve 140 SCCM ~ 170 kPa bir giriş basıncı ile örnek odasına doğrudan uygulanır.</li>
	<li>2290 ° c (2000 ° c sonra 3 K/dak 2290 ° c 20 K/dak) fırın ısı ve parçaların en iyi yoğunlaştırılması elde etmek 1 saat tutun. Not: Arşimet yoğunluğu Sinterlenmiş bor karbür parçaları yoğunluğunu ölçmek için bir ortak ve hızlı bir tekniktir. Arşimet yoğunluğu setleri yoğunluğu örnekleri veya el ile ölçmek için22belirlenen analitik denge ölçekler eklenebilir. Bor karbür ile 7,5 wt % içinde karbon 2,49 g/cm3teorik maksimum yoğunluk (TMD) olacaktır. Bu metodoloji 2290 ° C'de Sinterlenmiş parçaları 97.6 ± %0,4 2.43 ± 0,01 g/cm3 içinde sonuçlanacak TMD.</li>
</ol>

<ol><li>An, Q. <a target="_blank" href="http://adsabs.harvard.edu/abs/2017PhRvB..95j0101A">Prediction of superstrong τ -boron carbide phase from quantum mechanics.</a> Physical Review B. 95 (10), 100101(2017).</li>
<li>Thévenot, F. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/095522199090048K">Boron carbide - A comprehensive review.</a> Journal of the European Ceramic Society. 6, 205-225 (1990).</li>
<li>Lee, H., Speyer, R. F. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884205000635">Pressureless sintering of boron carbide.</a> Journal of the American Ceramic Society. 86, 1468-1473 (2003).</li>
<li>Deng, J. X. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921509305007379">Erosion wear of boron carbide ceramic nozzles by abrasive air-jets.</a> Materials Science and Engineering: A. 408, 227-233 (2005).</li>
<li>Schwetz, K. A., Grellner, W. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022508881901958">The influence of carbon on the microstructure and mechanical properties of sintered boron-carbide.</a> Journal of Less-Common Metals. 82, 37-47 (1981).</li>
<li>Elektroschmelzwerk Kempten Gmbh. Process for the production of dense sintered shaped articles of polycrystalline boron carbide by pressureless sintering. US. , 4195066 (1980).</li>
<li>Suzuki, H., Hase, T., Maruyama, T. <a target="_blank" href="https://www.jstage.jst.go.jp/article/jcersj1950/87/1008/87_1008_430/_article/-char/en">Effect of carbon on sintering of boron carbide.</a> Journal of the Ceramic Association, Japan. 87, 430-433 (1979).</li>
<li>Lu, R., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127518302053">Complex shaped boron carbides from negative additive manufacturing.</a> Materials & Design. 148, 8-16 (2018).</li>
<li>Omatete, O. O., Janney, M. A., Nunn, S. D. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0955221996001471">Gelcasting: From laboratory development toward industrial production.</a> Journal of the European Ceramic Society. 17, 407-413 (1997).</li>
<li>Yang, J., Yu, J., Huang, Y. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0955221911000057">Recent developments in gelcasting of ceramics.</a> Journal of the European Ceramic Society. 31, 2569-2591 (2011).</li>
<li>Gilissen, R., Erauw, J. P., Smolders, A., Vanswijgenhoven, E., Luyten, J. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0261306999000758">Gelcasting a near net shape technique.</a> Materials & Design. 21, 251-257 (2000).</li>
<li>Travitzky, N., et al. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adem.201400097">Additive manufacturing of ceramic-based materials.</a> Advanced Engineering Materials. 16, 729-754 (2014).</li>
<li>Zocca, A., Colombo, P., Gomes, C. M., Gunster, J. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jace.13700">Additive Manufacturing of Ceramics: Issues, Potentialities, and Opportunities.</a> Journal of the American Ceramic Society. 98, 1983-2001 (2015).</li>
<li>Deckers, J., Vleugels, J., Kruthl, J. P. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/279033509_Additive_Manufacturing_of_Ceramics_A_Review">Additive Manufacturing of Ceramics: A Review.</a> Journal of Ceramic Science and Technology. 5, 245-260 (2014).</li>
<li>Costakis, W. J., Rueschhoff, L. M., Diaz-Cano, A. I., Youngblood, J. P., Trice, R. W. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0955221916303028">Additive manufacturing of boron carbide via continuous filament direct ink writing of aqueous ceramic suspensions.</a> Journal of the European Ceramic Society. 36, 3249-3256 (2016).</li>
<li>Colombo, P., Schmidt, J., Franchin, G., Zocca, A., Gunster, J. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/317973531_Additive_manufacturing_techniques_for_fabricating_complex_ceramic_components_from_preceramic_polymers">Additive manufacturing techniques for fabricating complex ceramic components from preceramic polymers.</a> American Ceramic Society Bulletin. 96, 16-23 (2017).</li>
<li>Olsson, A., Hellsing, M. S., Rennie, A. R. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1402-4896/aa694e">New possibilities using additive manufacturing with materials that are difficult to process and with complex structures.</a> Physica Scripta. 92, 053002(2017).</li>
<li>Dhara, S., Kamboj, R. K., Pradhan, M., Bhargava, P. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/BF02710552">Shape forming of ceramics via gelcasting of aqueous particulate slurries.</a> Bulletin of Materials Science. 25, 565-568 (2002).</li>
<li>Lewicki, J. P., Fox, C. A., Worsley, M. A. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386115004498">On the synthesis and structure of resorcinol-formaldehyde polymeric networks - Precursors to 3D-carbon macroassemblies.</a> Polymer. 69, 45-51 (2015).</li>
<li>Swenberg, J. A., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23160431">Formaldehyde Carcinogenicity Research: 30 Years and Counting for Mode of Action, Epidemiology, and Cancer Risk Assessment.</a> Toxicologic Pathology. 41, 181-189 (2013).</li>
<li>Kuo, C. C., Chen, C. M., Chang, S. X. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-016-9845-0">Polishing mechanism for ABS parts fabricated by additive manufacturing.</a> The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 91, 1473-1479 (2017).</li>
<li>Kires, M. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0031-9120/42/5/006/meta">Archimedes' principle in action.</a> Physics Education. 42, 484-487 (2007).</li>
<li>Zheng, X., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23278017">Design and optimization of a light-emitting diode projection micro-stereolithography three-dimensional manufacturing system.</a> Review of Scientific Instruments. 83, 125001(2012).</li>
<li>Franchin, G., Colombo, P. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/281874323_Porous_Geopolymer_Components_Through_Inverse_Replica_of_3D_Printed_Sacrificial_Templates">Porous Geopolymer Components through Inverse Replica of 3D Printed Sacrificial Templates.</a> Journal of Ceramic Science and Technology. 6, 105-111 (2015).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Negatif katkı üretim iletişim kuralında tanımlanan metodolojisi 2290 ° c en uygun bir sıcaklıkta sinterleme sonra neredeyse tam yoğunluğuna üretilecek karmaşık şekilli bor karbür bölümleri sağlar Hazırlık ve döküm ile ilgili ilk birkaç adımını en yüksek kalite ile en az kusurları döküm üretimi için önemlidir. Viskozite süspansiyon çok yüksek ise, zavallı karıştırma ortaya çıkar. Yüksek viskozite hava kabarcık Temizleme engel beri Sinterlenmiş bölümünün porozite da etkilenir. Son süspansiyon için boşta uzun karıştırma ve ...

Bor karbür (B4C), bir Vickers sertlik yaklaşık 38 not ortalaması, bilinen üçüncü en zor elmas arkasında ticari olarak mevcut malzeme (~ 115 not ortalaması) ve kübik bor nitrit (~ 48 not ortalaması). Düşük yoğunluklu (2,52 g/cm3), birlikte bu belirli özellik zırh1gibi savunma uygulamalar için cazip kılıyor. B4C de yüksek erime noktası, üstün aşınma direnci ve yüksek nötron emme çapraz bölüm2,3,4var. Ancak, bu olumlu mekanik özelliklerin kullanımı genellikle yüksek yoğunluklu için sinterlenmiş için B4C gerektirir. Sıcak B4C'e tam yoğunlaştırılması sinterleme için geleneksel bir yöntemdir. Bu teknik genellikle basit geometriler sınırlı eğriliği ile sınırlıdır ve oldukça kalınlığı üniforma. Pahalı ve emek yoğun polikristalin elmas takım veya lazer kesim ile işleme daha ince ve daha karmaşık özelliklerini tanıtmak için gereklidir.
Alternatif olarak, basınç-az sinterleme ile kolloidal şekillendirme teknikleri hiçbir işleme için en az gerektiren tam yakınındaki yoğunluğu bölümleri oluşturabilir. Konsolidasyon sırasında dış basınç eksikliği nedeniyle, sinterleme AIDS normalde basınçsız sinterleme etkinliğini artırmak için seramik orta olarak eklenir. Karbon sinterleme bir yardım olarak B4C5,6,7için yaygın olarak kullanılır. Nanopartikül tozları veya üzerinden pyrolysis, kömürleşmiş organik gibi çeşitli karbon kaynakları kullanılabilir. Tane sınırları boyunca yardım sinterleme karbon homojen dağılımı tek tip B4/ c sinterleme elde etmek için önemli bir faktördür Bu nedenle, karbon konsantrasyonu ve B4C partikül büyüklüğü de önemlidir ve yüksek yoğunluklu8parça sinterleme etkenler birbiriyle.
Karmaşık şekilli seramik parçaları elde etmek için en çok umut veren kolloidal şekillendirme teknikleri biridir gelcasting. Bu teknik bir jel9,10,11davranmaya in situ polymerizes bir kalıp içine organik bir monomer ile seramik bir süspansiyon döküm içerir. Jel kırılma sonraki işlem adımları olmadan ele alınması gereken güçlü kalıp şeklinde yeşil bir vücut oluşturmak için bağlayıcı olarak hizmet vermektedir. Daha önce imkansız 3D kalıp geometrileri şimdi düşük maliyetli polimer esaslı katkı (AM) üretim teknikleri ile stereolitografi (SLA) ve yuvarlak ifade (FDM)12modelleme gibi üretilmektedir. 3D yazıcılar son durumu son derece karmaşık geometriler ile seramik tasarımı için yeni olanaklar açtı.
Negatif katkı imalat gelcasting kurban 3D baskı kalıpları ile birleştirir bir tekniktir. Seramik Bölümü karmaşıklığı doğrudan kalıp tasarımı karmaşıklığı ilişkilidir. Kalıp tasarımları şimdi inanılmaz derecede yüksek çözünürlüklü plastik 3D yazıcılar ve advent ile gelişmiş olabilir. Örneğin, tarama araçları 3D bireyin kontür yakalamak ve kalıplara dahil olmak için kullanılabilir. Negatif AM kullanarak, bireyin vücut büyüklüğüne ve şekline uygun hafif seramik zırh oluşturulabilir. Böyle tasarım özelleştirmeleri hafif ağırlık zırh ile gelişmiş hareketlilik için kullanıcı sağlar.
Doğrudan mürekkep gibi diğer ortak seramik AM teknikleri (DIW), selektif lazer sinterleme (SLS) ve bağlayıcı (BJ) jeti da karmaşık şekilli seramik parçaları üretiminde etkili yazmak. Ancak, bu tekniklerin çoğu sadece ince gözenekli yapıları üretmek için yararlıdır ve zırh uygulamaları13,14,15,16, gibi büyük parçalar kadar ölçeklerken verimli değildir 17. Ayrıca, bu tekniklerin çoğu için yüksek hacimli üretim yüksek harcamalar nedeniyle mümkün değildir. Bu nedenle, negatif AM büyük ölçekli parçaların endüstri düzeyinde üretim için tercih edilen ve nispeten ucuz bir yol var.
Gelcasting için kullanılan B4C süspansiyonlar viskozite içinde düşük ve jelleşme bir ajan veya yardım sinterleme olmalıdır gerekir. Rezorsinol ve formaldehit yeteneklerini polikondenzasyon reaksiyonları geçmesi için B4C parçacıkları birbirine bağlamak için yardımcı olur bir rezorsinol-formaldehit (RF) ağı için seçilir. Geleneksel hydrogels gelcasting için kullanılan kalıplar nedeniyle yüksek içe çekme sırasında kurutma işlemi18deneyimli içi boş çekirdekli sınırlı olmalıdır. RF bir aerogel yaygın olarak kullanıldığından, işte daha karmaşık şekilli kalıplara kullanımına izin verir hiçbir büzülme için küçük. RF kullanmanın bir diğer avantajı jelleşme oranı süspansiyon (Şekil 3) pH değiştirerek denetlenebilir değil. Ayrıca, süspansiyonlar rezorsinol veya formaldehit içeren içinde gelişmiş ve döküm için hazır olana ayrı ayrı depolanan hazırlanabilir. En önemlisi, RF jel 50 wt % karbon19bırakmak için pyrolyzed. Bu son derece homojen dağılımı karbon sinterleme sırasında yoğunlaştırılması B4C tam yakınındaki yoğunlukları için yardımcı olabilir. RF 15 wt % bor karbür göre süspansiyon formülasyonu 7.5 wt % karbon döküm parçaları pyrolysis sonra sağlamak için kullanılır.
Bu eser genel amacı ile ucuz 3D yazdırma yeteneklerini ve benzersiz bir jelleşme Ajan tam yakınındaki yoğunluğu bor karbür parçaları ile son derece karmaşık geometriler edinmek için geleneksel gelcasting teknikleri birleştirmektir. Seramik ek olarak, negatif AM çok maddesel sistemlerinin tamamen yeni geometrileri oluşturmak için malzeme diğer alanlarına uygulanır. Lu ve ark. içinde sunulan iş burada açıklanan metodoloji ortalamalı 8 ve bu sonuçları çoğaltılması için daha ayrıntılı bir protokol sağlar amaçlamaktadır.

<table><tbody><tr><td>Bor karbür tozu 1250F</td><td>Tetrabor Seramik</td><td>Lot 211M419</td><td>>96% saflıkta</td></tr><tr><td>Bor karbür tozu 1500F</td><td>Tetrabor Seramik</td><td>Lot 209M102/9</td><td>>96% saflıkta</td></tr><tr><td>Bor karbür tozu 3000F</td><td>Tetrabor Seramik</td><td>Lot 111m53/9&nbsp;</td><td>% >96 saflık</td></tr><tr><td>Polietilen Imine (PEI)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>MKBP3417V</td><td>L.S.&nbsp;</td></tr><tr><td>Resorsinol</td><td>Sigma Aldrich</td><td>MKBG6751V</td><td>BioXtra, &ge; %99</td></tr> <tr><td>Formaldehit</td><td>Fisher Scientific</td><td>F79-1</td><td>ağırlıkça %37; %10-15 Metanol</td></tr><tr><td>Asetik Asit</td><td>Sigma Aldrich</td><td>SKU 695092</td><td>ile Stabilize Edilmiştir Buzul & %99,7</td></tr> <tr><td>Aseton</td><td>Sigma Aldrich</td><td>SKU 179124</td><td>ACS Reaktif Sınıfı > %99,5</td></tr> <tr><td>Su</td><td>LLNL Şirket İçi (Milli-Q)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Planet Mikser</td><td>Thinky</td><td>AR-250</td><td>150 mL ve 300 mL Thinky kaplara uyar</td></tr><tr><td>Akrilonitril bütadien stiren (ABS) plastik filament</td><td>eSUN</td><td></td><td>Doğal renk</td></tr><tr><td>Taz 6 (3D yazıcı)</td><td>Lulzbot</td><td></td><td>FDM 3D yazıcı</td></tr><tr><td>%4 H2/%96 Ar gazı</td><td>Hava Gazı</td><td>UHP</td><td>%4 Hidrojen, dengeli Argon</td></tr><tr><td>Helyum gazı</td><td>Hava Gazı</td><td>UHP</td><td>Helyum</td></tr><tr><td>Isıtma fırını</td><td>Neytech</td><td>Vulcan 9493308</td><td>80 ° C Fırını; C kürleme</td></tr><tr><td>Kuvars tüp fırını</td><td>Uygulamalı Test Sistemleri, Inc.&nbsp;</td><td>LEA 05-000075</td><td>1050 & derece için fırın; C karbonizasyon</td></tr><tr><td>Grafit fırını</td><td>Termal Teknoloji LLC</td><td></td><td>Sinterleme fırını</td></tr><tr><td>Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM)</td><td>Jeol</td><td>JSM-7401F</td><td></td></tr><tr><td>pH metre</td><td>Thermo Scientific</td><td>Orion 4 Yıldız</td><td>tampon standartlarıyla kalibre edilmiştir</td></tr><tr><td>Reometre</td><td>TA Cihazı</td><td>AR2000ex</td><td>Viskozite ölçümü için</td></tr><tr><td>X-ışını Difraktometresi (XRD)</td><td>Bruker</td><td>AX D8 Gelişmiş</td><td></td></tr><tr><td>Analitik terazi</td><td>Mettler Toledo</td><td>XS104</td><td></td></tr><tr><td>Bruker EVA&nbsp;</td><td></td><td></td><td>XRD Analiz Yazılımı</td></tr></tbody></table>

karmaşık şekilli bor karbürler katkı üretimini olumsuz

Negative Additive Manufacturing of Complex Shaped Boron Carbides

Bor karbür (B4C) varlığı en zor malzemeleri biridir. Ancak, bu çekici özelliği de yüksek aşınma, yüksek sertlik ve zırh gibi hafif malzeme uygulamaları için karmaşık şekiller içine onun işlenebilirlik sınırlandırır. Bu zorluğu aşmak için negatif katkı imalat (AM), bor karbürler çeşitli uzunluk ölçeklerde karmaşık geometriler üretmek için istihdam edilmektedir. Negatif AM ilk bir 3D baskılı plastik kalıp içine gelcasting bir süspansiyon içerir. Kalıp sonra negatif kopya olarak yeşil bir vücut geride bırakarak feshedilmiştir. Geleneksel hydrogels farklı olarak, çünkü biraz daha için son derece karmaşık kalıplar kullanılmak üzere izin verir hiçbir büzülme rezorsinol-formaldehit (RF) bir roman jelleşme ajan olarak kullanılır. Ayrıca, bu jelleşme Ajan B4c nedeniyle bu son derece homojen dağılımı % 2 porozite az B4C matris içinde in situ karbon için son derece etkili bir sinterleme yardımcısıdır ~ 50 wt % karbon geride bırakmak pyrolyzed Sinterleme sonra elde edilebilir. Bu iletişim kuralı tam yoğun bor karbür parçaları ile son derece karmaşık geometriler yakın oluşturmak için metodoloji ayrıntılı olarak vurgular.

(Şekil 1) özetlenen yordamı izleyerek karmaşık şekilli bor karbür parçaları ile karbon (B4C/C) 23.0 ± 1.8 not ortalaması8bir Vicker'ın sertlik ile 97.6 ± %0,4 kadar teorik maksimum yoğunluk Sinterlenmiş. Sinterlenmiş B4C/C bölümleri çeşitli olası örnekler gösterilmiştir (Şekil 2). Bu örnekler gelcasting tekniği ile kopyalanabilir iyi dokusal özellikleri gösterir. Bu hassas mezo-ölçek ...

Negatif katkı imalat adında bir yöntem çeşitli uzunluk ölçekler tamamen yoğun karmaşık şekilli bor karbür bölümlerini üretmek için kullanılır. Bu teknik yardım pyrolysis sonra sinterleme homojen bir karbon arkasında bırakır benzersiz bir jelleşme ajan olarak rezorsinol-formaldehit içeren bir roman süspansiyon formülasyonu ile mümkündür.

Karmaşık şekilli bor karbürler katkı üretimini olumsuz

Boron carbide (B4C) is one of the hardest materials in existence. However, this attractive property also limits its machineability into complex shapes for ...

Negatif katkı üretim, ya da, karmaşık şekiller içine ultra sert, yoğun seramik parçaları üretmek için uygun maliyetli bir yöntemdir, geleneksel döküm yöntemleri ile mümkün olmazdı. Bu teknikte bir aerogel kullanımı benzersizdir. Bu döküm sırasında hiçbir büzülme ile, bir jelleme ajan olarak hem de hizmet vermektedir, ve aynı zamanda piroliz sonrası sinterleme için iyi dağılmış bir karbon kaynağıdır.Jel döküm 3D baskılı kalıplar içine diğer malzemelere uzatılabilir çok yönlü bir tekniktir. Rezorsinol formaldehit jelling ajan en iyi karbon taşıma sistemleri için uygundur. Başlamak için, dökümden önce süspansiyonların raf ömrünü uzatmaya yardımcı olmak için iki parçalı süspansiyon hazırlayın.Bunu yapmak için, bir gezegen karıştırıcı kullanarak, 25,00 gram su polietilenin 0,88 gram eriterek R karışımı oluşturun. Ayrı bir F karışımı oluşturmak için, bir gezegen karıştırıcı kullanarak, 16,83 su 16,83 gram polietilenin 0,88 gram çözünür. Şimdi, R karışımı içine resorsinol tozu 12,60 gram eritin.Çözelti, tozun karıştırılmasından sonra bulutlu bir beyazdan şeffaf bir solüsyonun adedine dönmelidir. Ayrıca, f-mix formaldehit çözeltisi 17,03 gram ekleyin ve tam karıştırma sağlamak. Bu noktada, artımlı olarak r karışımı ve F karışımı ayrı ayrı içine bor karbür tozu 5,25 gram ekleyin.Daha sonra, R karışımı ve F karışımı na 6,50 gram asetik asit ekleyin ve her birinde tam karıştırma sağlamak. Döküm için kalıpları hazırlamak için, akrilonitril butadiene stiren veya ABS, filamentler ile 3D yazıcı modelleme bir erimiş biriktirme modelleme kullanarak kalıpları yazdırın. Süspansiyonları iyice karıştırdıktan sonra, son süspansiyonu elde etmek için R ve F karışımını birleştirin.Döküm önce, karıştırın ve yaklaşık 10 dakika boyunca son süspansiyon karışımı vakum uygulamak, su kaynatmadan hava kabarcıkları kaldırmak için. Bu bir vakum kavanoz ile, 200-300 RPM bir karıştırma plakası kullanılarak gerçekleştirilir. Bu aşağıdaki adım en kritik tir, çünkü jelleme maddesi tepki vermeye başlar ve süspansiyonun viskozitesinin hızla artmasına neden olur.Bu zamana duyarlı adımın farkında olmak en iyi sonuçlar için çok önemlidir. Havadan arındırılmış süspansiyonu hemen 3D baskılı kalıba dökün ve cam kabı kapatın. Kürleme işlemi sırasında nem kaybını önlemek için kalıbı sızdırmaz cam kabın içine yerleştirin.Kür işlemini başlatmak için 60 ila 80 derece lik bir fırına kalıpile mühürlü kabı yerleştirin. Uzunluk ölçeğinde birkaç santimetre olan parçalar için en az sekiz saat boyunca döküm tedavi izin verin. Sekiz saat sonra, fırından kalıp ile mühürlü konteyner çıkarın ve oda sıcaklığına soğumasını bekleyin.Yeni bir kapsayıcıya aktarın ve kalıp tamamen batırılAna kadar yeterli aseton ekleyin. Bu işlem, çözülmesi gereken hacim miktarına bağlı olarak iki ila dört gün kadar sürebilir. Aseton banyosuminimal ajitasyon, ya da biraz 40 derece C ısıtma, süreci hızlandırmak yardımcı olabilir.ABS plastik uzakta çözülür sonra, aseton banyosu ndan ücretsiz yeşil vücut ayıklayın. Tüm nem tam kurutma ve kaldırma sağlamak için 80 santigrat derece bir fırında yeşil vücut yerleştirin. Kurudıktan sonra, grafit folyo ile kaplı iki inç kuvars tüp her yeşil vücut yerleştirin.Kuvars tüplerini, piroziz tedavisi sırasında azalan bir atmosfer yaratmak için, %4'lük hidrojen gazı ve yüzde 96 argon gazıiçeren 250 SCCM'de akan gazla bir fırına yerleştirin. Fırının içindeki yeşil gövdeyi dakikada 5 santigrat derecede, 1050 santigrat dereceye kadar ısıtın ve üç saat tutun. Yeşil cisim, pirolyz tedavisinden karbon varlığını gösteren, düzgün bir şekilde koyu renkte çıktığından emin olun.Şimdi, sinterleme için vakum dolu akan helyum gazı ile grafit fırına karbonize parçaları yerleştirin. Fırını 2, 290 santigrat derece ısıtın ve parçaların optimum yoğunlaşmasını sağlamak için bir saat basılı tutun. Bir saat sonra çıkarın.Süspansiyonun viskozitesi pH 2.8'de jeldöküm için optimize edilmiştir, önemli jelleşme gerçekleşmeden önce en uzun çalışma süresini sağlamak için. 1.0 pascal saniyelik viskoziteye kadar yaklaşık 20 dakika vardır. Taramalı elektron mikroskobu görüntüleri, resorsinol formaldehitin in pirozizden sonra bor karbür parçacıkları üzerinde oluşan mekansal olarak düzgün karbon ağının kanıtlarını göstermektedir.Çeşitli işlem aşamalarında, örneklerin X-ışını kırınımı da pirolyz sonrası grafit zirvesinin büyümesini doğrular. Kesitli bir numunenin ek mikroskopisi, 2, 280 santigrat derecede sinterlendikten sonra nihai ürünün gözenekliliğini gösterir. Formaldehitkanserojen olduğunu unutmayın, ve onunla çalışmak son derece tehlikeli olabilir.Bu nedenle, uygun kişisel koruyucu ekipman giyen ve iyi havalandırılan bir alanda çalışma, süspansiyonlar ele esastır. Bu videoyu izledikten sonra, umarım şimdi negatif katkı üretim süreci aşina, ve başarıyla karmaşık şekilli yeşil cisimler içine bor karbür süspansiyonlar gelcast olabilir, ve daha sonra tam yoğunlukları onları sinter.

negative-additive-manufacturing-of-complex-shaped-boron-carbides

Research

JoVE Journal

Chemistry

Kimya

Biz dikey hizalanmış karbon nanotüp (CNT), ve organize nano ölçekli yüzey dokusu ile polimer mikro üretimi için ana kalıp olarak kullanımı mikro desenli imalatı için yöntemler sunuyoruz. CNT ormanları önemli ölçüde ambalaj yoğunluğu artar ve 3D şekillerin kendi kendini yöneten oluşumunu sağlayan yüzey, üzerine çözücü yoğunlaşması ile yoğunlaştırılmış edilir.

3D Karbon Nanotube mikroyapılar, Üretimi, Yoğunlaştırma ve Replica Kalıp

Biz darbeli lazer birikimi (PLD), fotolitografi ve mikrometre ölçekli karmaşık oksitler cihazlar oluşturmak için tel bağlama tekniklerinin kullanılmasını açıklar. FLD epitaksiyel ince film büyümesi için kullanılmaktadır. Fotolitografi ve tel bağlama teknikleri ölçüm amaçlı pratik cihazlar oluşturmak için tanıtılmaktadır.

Mekansal Kapalı Karmaşık Oksitler Fabrikasyon

Bu makale, tünelleme mikroskobu çalışmalarını taramak için Coulomb safsızlıkları ile süslenmiş, kapıyla ayarlanabilir bir grafen cihazının üretim sürecini detaylandırmaktadır. Yüklü safsızlıkların varlığında grafenin uzamsal olarak bağımlı elektronik yapısını haritalamak, yerel bir Coulomb potansiyeline yanıt olarak göreli yük taşıyıcılarının benzersiz davranışını ortaya çıkarır.

Coulomb İmpürite Tarama Tünel Mikroskobu Çalışmaları Kapısı-ayarlanabilir Grafen Cihazlarının İmalatı

Azot, küçük bir molekül boyutuna yakın sıvı süperkritik rejimde yüksek yoğunluk, ve kimyasal eylemsizlik için ekstraksiyon ve kurutma işlemleri için etkili bir süper kritik bir sıvıdır. Bu reaktif, gözenekli malzemelerin saflaştırma tedavisi için bir süperkritik kurutma azot protokol mevcut.

Reaktif Gözenekli Malzemelerin Saflaştırılması Süperkritik Azot İşleme

Ayarlanabilir boyutlara ve kristal yapılara sahip sinterlenmemiş ve metal sonlu monometalik ve bimetalik erken geçişli metal karbür ve nitrür nanopartiküllerin sentezi için bir "çıkarılabilir seramik kaplama yöntemi" görsel formatta sunulmaktadır.

Monometalik ve Bimetalik Erken Geçiş Metal Carbide ve Nitrür Nanopartiküller Ters Mikroemülsiyon aracılı sentezi

Bir protokol in situ pH üretimi deneylerinde bir bor kaplı elmas (BDD), elektrot ve bir sonraki uygulamaya önemli elektrokimyasal parametrelerin tanımlanması için tarif edilmektedir.

Bor Katkılı Elmas Elektrot Kalite ve Uygulamaya değerlendirilmesi<em&gt; In Situ</em&gt; Su Elektroliz ile Yerel pH Modifikasyonu

Bu makale, nanoölçümler ve moleküler dinamik simülasyon ile incelenen ve doğrulanan bir fulleren Si substratının nanomalzeme üretimini bildirmektedir.

C problama<sub&gt; 84</sub&gt; Taramalı Uç Mikroskobu ve Molecular Dynamics Kullanarak Si Maddesini Gömülü

Burada additively siyah-beyaz zirkon bileşenleri üretim termoplastik 3D baskı tarafından (CerAM - T3DP) ve kusur-Alerjik Co sinterleme için bir protokol açıklayın.

Çoklu malzeme Seramik tabanlı bileşenler-katkı siyah-beyaz zirkon bileşenleri termoplastik 3D baskı tarafından (CerAM - T3DP) üretim

Bu el yazması additively stereolitografi tarafından üretilen tek kişilik çok fonksiyonlu seramik bileşenler (Örneğin, gözenekli yoğun yapıları kombinasyonları) işlenmesi anlatılmaktadır.

Stereolitografi tarafından işlevsel olarak kademeli Seramik malzemelerin katkı imalat

CO2 dönüşümleri karmaşık moleküllerin sentezi için tek potiki adımlı bir prosedür içinde gerçekleştirilir. Seçici 4 e- hidroborane redüktörü ile CO2 azaltılması daha sonra yoğuşma reaksiyonu veya karbene aracılı C-C kaplin üretimi dahil bir reaktif ve çok yönlü bis (boril)asetal ara sağlar.

Çok Yönlü CO2 Karmaşık Ürünlere Dönüşümler: Tek potlu İki Aşamalı Strateji

Bu makale, yüksek düzeyde ayarlanabilir, özel yapım bir transfer kurulumuna dayalı olarak modifiye edilmiş bir kuru transfer tekniği kullanan, hassas büküm açılarına sahip yüksek kaliteli grafen bazlı hareli süper kafes cihazları üretmek için optimize edilmiş, deneyime dayalı bir protokol sunmaktadır.

Yüksek Kaliteli Grafen Bazlı Moiré Superlattice Cihazları için Optimize Edilmiş Üretim Prosedürü

Keşfedin negatif katkılı üretim yöntemiyle karmaşık şekilli bor karbür seramik parçaların yoğun ve sert yapıda üretimini. Jel döküm ve piroliz teknikleriyle malzeme biliminde yeni olanaklar sunar.

Karmaşık şekilli bor karbürler katkı üretimini olumsuz

Daha fazla video keşfet