The devitrification process follows

The devitrification process follows the ceramic densification and consists of a complicated anneal in the temperature range of maximum nucleation and minimum growth.
Devitrification of the glass phase leads to a stiffening of the structure at high temperatures. Viscous flow and/or grain boundary sliding can thereby be reduced to a tolerable level. In Figure 1.29, the high-temperature bend strength is shown for a silicon nitride ceramic with and without a crystallized glass phase. It is obvious that the drop in strength above 1000 °C is arrested. Similar sintering procedures with glassy phases and subsequent annealing have been recently applied to silicon carbide (SiC) where also A12O3 and Y2O3 are used to initiate liquid phase sintering followed by yttria-alumina-garnet formation.

Figure 1.29.
High temperature bending strength of silicon nitride ceramics with amorphous and crystalline grain boundary phases
(Courtesy, Greil, Erlangen)
Figure options
Another possibility to prevent high-temperature deformation is to create an interlocking microstructure by thein-situ growth of elongated particles. Figure 1.30 presents a plasma etched microstructure of a silicon nitride ceramic in which the nuclei and the growing steps of silicon nitride needles in the liquid phase can be recognized.

Figure 1.30.
Strengthening against creep by the formation of in-situ grown elongated silicon nitride particles, plasma-etched section
(Courtesy, Hoffmann, Karlsruhe)
Figure options
Fracture-Producing Defects
To improve the strength of brittle ceramics, the Griffith equation (1.1) suggests a scheme in addition to the deliberate introduction of multiphase materials and optimum microstructures [9,10]. As mentioned before, the critical defect size enters the equation that indicates the maximum allowable dimensions of a microstructural defect, such as pores, inclusions, agglomerates, or giant grains, before it triggers fracture under an applied load. The goal of the increase in toughness is to increase the tolerance of the material towards such structural defects. Ideally, the ceramic should be tough enough so that defects with dimensions on the order of 1 mm can readily be ignored. Figure 1.31 shows a diagram representing the Griffith Equation by combining the ultimate rupture stress due to a critical flaw size with the value of fracture toughness of that material. In other words, the area beneath each of the “isotoughness” lines represents the stress level tolerated by a test piece with microstructural inhomogeneities being smaller than the critical flaw size.

Figure 1.31.
Principal dependence of failure stress from critical flaw size for different fracture toughness values
Figure options
However, not only are the absolute dimensions of a microstructural defect important but also the defect concentration in a ceramic component. The distribution function of defect size and frequency determine the fracture statistics, i.e., the probability that a work piece will fail under a given load. In effect, one measures the bend strength or tensile strength of specimen and attempts to extrapolate from the comparatively small test volume to larger components or greater numbers of pieces.
Conditions leading to the coarsest microstructural defects are created as early as the powder production and preparation stage. Mechanical and chemical impurities caused by careless work, concentration gradients caused by the inhomogeneous distribution of sintering additives, or local density variations based on agglomerates are the consequences of improper powder preparation methods and cannot be eliminated by subsequent sintering or hot pressing. On the contrary, such inhomogeneities are coarsened during heat treatment because of the differing shrinkage rates during sintering: regions of high density in the powder or high concentration in the additive shrink faster and pull away from the less densely packed particles of the compact. This results in large pores or pore channels that are not readily removed even by hot isostatic pressing. Inclusions of organic matter, such as fibers, flakes of skin, or dust burn-off during sintering, leave a void that is also difficult to densify. Figure 1.32a–d shows examples of typical fracture-causing defects.

Figure 1.32.
Processing-derived strength-controlling defects
(a)
Wc/tib2 agglomerate in fine grained matrix with a circumferential crack
(b)
Flat Pore in 3y-tzp, burnt organic compound
(c)
Low-density agglomerate in alumina
(d)
Agglomerate in alumina with contaminated surface
Figure options
Examples of other process-related defects that originate in a later stage of powder preparation are pressing defects: variations in density caused by an uneven pressure distribution in the die, or machining defects: grinding marks or surface rupture due to fatigue. In the sintering process, the condition of the grainboundaries and triple points as well as the grain size are effective. Figure 1.33 shows qualitatively the frequency distribution of such defects as a function of their size. It is obvious that three defect populations exist. The most unproblematic defects are the micro-structure-related ones, such as grain boundaries, triple points, and crystallites that represent the largest fraction of defects. With respect to size, they usually remain sub-critical, and the only exceptions are giant grains that may grow to several 100 μm in size. The second population, with a maximum around 10-20 μm, are agglomerates, chemical impurities, and inorganic impurities resulting from cross-contamination by other powder species. Agglomerates, in particular, may extend into the critical range of 200-500 μm and thereby represent a significant cause of failure.

Figure 1.33.
Frequency/size distribution of microstructure-immanent and process-derived flaws
Figure options
The least frequent but dimensionally most hazardous defects are organic particles, pressing defects, and machining defects that may become several millimeters large and result in a probability of fracture approaching certainty. One must therefore avoid the relatively small number of large defects or detect them early by materials testing. In that sense, the bend test and tension test become a metallographic method of characterizing the micro-structure.
As a result of the even tighter requirements, the development of improved production processes has aimed at the powder purity (total metallic impurities

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

การ devitrification ตาม densification เซรามิก และประกอบด้วยการหลอมแบบที่ซับซ้อนในช่วงอุณหภูมิ nucleation สูงสุดและต่ำสุดในการเจริญเติบโตDevitrification ระยะแก้วนำไป stiffening ของโครงสร้างในอุณหภูมิสูง กระแสความหนืดหรือเลื่อนขอบเม็ดจึงสามารถลดระดับ tolerable ในรูป 1.29 ความแข็งแรงอุณหภูมิสูงโค้งแสดง nitride ซิลิคอนเซรามิกด้วย และไม่ มีระยะตกผลึกแก้ว เป็นที่ชัดเจนว่า จับลดลงความแข็งแรงเหนือ 1000 ° C ใช้วิธีเผาผนึกคล้าย มีระยะฟิตและการอบเหนียวตามมากับซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ซึ่ง A12O3 และ Y2O3 จะใช้เพื่อเริ่มต้นเผาผนึกเหลวระยะตามผู้แต่ง yttria-อลูมินาโกเมนเมื่อเร็ว ๆ นี้ รูปที่ 1.29 การ อุณหภูมิสูงความแข็งแรงของเซรามิกส์ nitride ซิลิคอนกับระยะขอบไป และผลึกเมล็ดดัด(Erlangen หน้า Greil )ตัวเลือกรูปอีกประการหนึ่งเพื่อป้องกันไม่ให้อุณหภูมิสูงแมพจะสร้างการต่อโครงสร้างจุลภาคพัวพัน โดย thein วิเคราะห์การเติบโตของอนุภาคอีลองเกต รูปที่ 1.30 แสดงต่อโครงสร้างจุลภาคสลักพลาสม่าของเซรามิก nitride เป็นซิลิคอนที่แอลฟาขั้นตอนเจริญเติบโตของ silicon nitride เข็มในเฟสของเหลวสามารถได้รับรู้และ รูปที่ 1.30 เข้มแข็งกับอนุภาคคืบ โดยการก่อตัวของการเติบโตในซิอีลองเกต silicon nitride สลักพลาสม่าส่วน(ความเอื้อเฟื้อ Hoffmann คาร์ลส์รูเออ)ตัวเลือกรูปข้อบกพร่องที่ทำให้ผลิตเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของเซรามิกส์เปราะ มหานคร Griffith สมการ (1.1) แนะนำแบบนอกเหนือจากการแนะนำที่รอบคอบวัสดุ multiphase และ microstructures เหมาะสม [9,10] ดังกล่าวก่อน ความบกพร่องสำคัญขนาดป้อนสมการที่แสดงขนาดที่ใช้สูงสุดของข้อบกพร่อง microstructural เช่นรูขุมขน รวม agglomerates หรือ ธัญพืชยักษ์ ก่อนจะเรียกกระดูกภายใต้ปริมาณการใช้ เป้าหมายของการเพิ่มขึ้นของนึ่งจะเพิ่มค่าเผื่อของวัสดุต่อการบกพร่องโครงสร้างดังกล่าว ดาว เซรามิกควรยากพอที่พร้อมถูกละเว้นข้อบกพร่อง มีมิติขั้น 1 mm รูปที่ 1.31 แสดงไดอะแกรมแสดงสมการมหานคร Griffith โดยรวมความเครียดที่ดีที่สุดแตกเนื่องจากปัญหาสำคัญขนาดด้วยค่าของนึ่งแตกหักของวัสดุนั้น ในคำอื่น ๆ พื้นที่ภายใต้การ "isotoughness" แสดงถึงระดับความเครียดอภัยโทษ โดยชิ้นทดสอบ ด้วย inhomogeneities microstructural ที่มีขนาดเล็กกว่าขนาดปัญหาสำคัญ รูปที่ 1.31 การ อาศัยหลักของความล้มเหลวความเครียดจากปัญหาสำคัญขนาดค่านึ่งทำให้แตกต่างกันตัวเลือกรูปอย่างไรก็ตาม ไม่ได้ขนาดแน่นอนของความบกพร่อง microstructural สำคัญแต่ยังบกพร่องความเข้มข้นในส่วนประกอบของเซรามิก ฟังก์ชันการแจกแจงของความบกพร่องขนาดและความถี่กำหนดสถิติแตกหัก เช่น ความน่าเป็นที่ชิ้นงานจะล้มเหลวภายใต้โหลดให้ ผล หนึ่งวัดโค้งแรงหรือแรงของ และพยายาม extrapolate จากการทดสอบที่ดีอย่างหนึ่งขนาดเล็กส่วนใหญ่หรือจำนวนชิ้นมากขึ้นสร้างเงื่อนไขที่นำไปสู่ข้อบกพร่อง microstructural coarsest ก่อนที่เป็นขั้นตอนการผลิตและการเตรียมผง เครื่องจักรกล และสารเคมีสิ่งสกปรกที่เกิดจากการทำงานสะเพร่า ไล่ระดับสีเข้มข้นที่เกิดจากการกระจายงานเผาผนึกสาร หรือเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นเฉพาะตาม agglomerates การเตรียมวิธีการผลกระทบของผงที่ไม่เหมาะสม และไม่สามารถตัดออกภายหลังการเผาผนึกหรือกดน้ำร้อน ดอก เช่น inhomogeneities เป็น coarsened ระหว่างรักษาความร้อนเนื่องจาก มีราคาถูกหดตัวแตกต่างกันในระหว่างการเผาผนึก: ขอบเขตของความหนาแน่นสูงในผงเข้มข้นสูงในการบวกการหดเร็ว และดึงจากอนุภาคที่หนาแน่นน้อยไปบรรจุของคอมแพค ซึ่งผลในรูขุมขนใหญ่หรือช่องรูขุมขนที่พร้อมออกไป โดยกดผลิตภัณฑ์ร้อน รวมอินทรีย์ เช่นเส้นใย flakes ผิว หรือฝุ่นเขียนลงในระหว่างการเผา ทำให้โมฆะที่ยังยากที่จะ densify รูป 1.32a – d แสดงตัวอย่างของข้อบกพร่องสาเหตุของกระดูกหักทั่วไป รูปที่ 1.32 การ ได้รับการประมวลผลข้อบกพร่องการควบคุมแรง(a)จับเป็นก้อน สุขา/tib2 ในเมตริกซ์ grained ดีกับรอยแตก circumferential(b)รูขุมขนแบนใน 3y-tzp สารประกอบอินทรีย์ที่เผาไหม้(c)นความหนาแน่นต่ำจับเป็นก้อนในอลูมินา(d)จับเป็นก้อนในอลูมินามีพื้นผิวที่ปนเปื้อนตัวเลือกรูปตัวอย่างความบกพร่องที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการอื่น ๆ ที่สร้างขึ้นในขั้นตอนต่อมาของผงเตรียมจะกดข้อบกพร่อง: ความแตกต่างในความหนาแน่นที่เกิดจากการกระจายความดันที่ไม่สม่ำเสมอในการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์โลหะ เครื่องจักรบกพร่อง: บดเครื่องหรือผิวแตกครบกำหนดจะล้า เงื่อนไขของสถาน grainboundaries และทริปเปิลขนาดเมล็ดข้าวจะไม่มีประสิทธิภาพในการเผา รูปที่ 1.33 แสดงการแจกแจงความถี่ของข้อบกพร่องดังกล่าวเป็นฟังก์ชันของขนาด qualitatively เป็นที่ชัดเจนสามประชากรความบกพร่องอยู่ ข้อบกพร่องที่สุด unproblematic ไมโครโครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับ เช่นข้าวขอบ สามจุด และ crystallites ที่แสดงถึงสัดส่วนที่ใหญ่ที่สุดของข้อบกพร่องได้ กับขนาด พวกเขามักจะถูกย่อยสำคัญ และข้อยกเว้นเฉพาะ ธัญพืชยักษ์ที่อาจเพิ่มขึ้นเป็น μm 100 หลายขนาด ประชากรที่สอง ที่สุดรอบ 10-20 μm มี agglomerates สิ่งสกปรกสารเคมี และอนินทรีย์สิ่งสกปรกเกิดจากการปนเปื้อนข้าม โดยผงชนิดอื่น ๆ Agglomerates โดยเฉพาะ อาจขยายในช่วง 200-500 μm สำคัญ แล้วจึงแสดงถึงสาเหตุสำคัญของความล้มเหลว Figure 1.33. Frequency/size distribution of microstructure-immanent and process-derived flawsFigure optionsThe least frequent but dimensionally most hazardous defects are organic particles, pressing defects, and machining defects that may become several millimeters large and result in a probability of fracture approaching certainty. One must therefore avoid the relatively small number of large defects or detect them early by materials testing. In that sense, the bend test and tension test become a metallographic method of characterizing the micro-structure.As a result of the even tighter requirements, the development of improved production processes has aimed at the powder purity (total metallic impurities <0.1 wt.%), on a reduction in particle size (<1 μm, preferably <100 nm), and well-defined alloy compositions in powders of high chemical homogeneity. Furthermore, controlled surface conditions of the powders, such as surface purity, agglomeration behavior, and rheological behavior are important factors in the shaping processes. Novel powder production methods that provide such well-defined powders are colloidal processes as well as reaction processing in which some critical steps of powder production and processing can be avoided. For conventional powder metallurgical methods, the development of high purity ultrafine powders with good dispersion and flow properties have a high priority, and also the development of novel mixing, doping, and shaping processes that exclude, as far as possible, contamination by foreign particles. Further areas of interest are the development of novel densification processes, such as sinter-HIP, sintering under gas pressure and nonlinear sintering (shrinkage-controlled sintering). The goal is always maximum densification combined with minimum grain growth.1.5. Conclusion and outlookConcerning the future development of high-performance ceramics, it can be stated that, of the known strengthening mechanisms, transformation strengthening and platelet reinforcement are the most promising at the present time. Nevertheless, the potential for possible improvements is far from being exhausted, and the available spectrum of materials is not being fully utilized. A pool of unexplored materials is found in the transition metal borides, carbides, nitrides, and even some silicates that in turn may also be introduced into suitable matrices as reinforcement. It must be kept in mind that the strategies for materials optimization discussed here are essentially designed for static loads at room temperature.The complex interactions mentioned in connection with cyclic tension -compression loading are far from being understood at either room temperasure or high temperatures. Here especially, there is an enormous need for innovative materials development that may have to abandon the paths that proved successful for static loading, thus blazing new trails for the future.These developments present new challenges in the field of materials characterization. The quantitative characterization of microstructures has to be rethought to encompass grain boundary properties and microstructural defects. Methods of analysis and testing must be developed that permit the rapid acquisition of data that provide valid predictions for large structural components. Present solutions of such problems are available in the quality control methods of metal working industries but ceramics require a much higher spatial resolution of such procedures. Because of the requirement of high-volume specimen throughput, this means that fully automated high-resolution methods of analysis will have to be developed, comparable to those in microchip production, with the difference that the microstructural analysis must be three-dimensional for ceramics. Another key word is interface atomistics. At present, this area of ceramic research is the domain of a few specialists; however, some day it will become a routine part of ceramic quality assurance. Thus, high-performance ceramics, as a key engineering material, promise to revolutionize both materials applications and materials characterization in a major way.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ขั้นตอนต่อไปนี้ devitrification densification เซรามิกและประกอบด้วยหลอมที่มีความซับซ้อนในช่วงอุณหภูมิสูงสุดของนิวเคลียสและการเจริญเติบโตต่ำสุด.
Devitrification เฟสแก้วนำไปสู่การทำให้แข็งทื่อของโครงสร้างที่อุณหภูมิสูง การไหลหนืดและ / หรือเขตแดนเลื่อนเม็ดจึงสามารถลดลงไปในระดับพอประมาณ ในรูปที่ 1.29, ความแข็งแรงโค้งอุณหภูมิสูงจะแสดงสำหรับซิลิคอนไนไตรด์เซรามิกที่มีและไม่มีขั้นตอนการตกผลึกแก้ว เป็นที่ชัดเจนว่าการลดลงของความแข็งแรงเหนือ 1,000 ° C ถูกจับ ขั้นตอนการเผาที่คล้ายกันกับขั้นตอนการหลอมแก้วและต่อมาได้ถูกนำมาใช้เมื่อเร็ว ๆ นี้ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SIC) ที่ยัง A12O3 และ Y2O3 จะใช้ในการเริ่มต้นการเผาของเหลวตามด้วยอลูมิ yttria-โกเมนก่อ. รูปที่ 1.29. อุณหภูมิสูงดัดความแข็งแรงของซิลิคอนไนไตรด์ เซรามิกที่มีระยะขอบเกรนสัณฐานและผลึก(มารยาท, Greil, Erlangen) ตัวเลือกรูปที่เป็นไปได้ก็จะป้องกันการเสียรูปที่อุณหภูมิสูงคือการสร้างโครงสร้างจุลภาคที่เชื่อมต่อกันโดยการเจริญเติบโต Thein แหล่งกำเนิดของอนุภาคยาว รูปที่ 1.30 การจัดพลาสม่าฝังจุลภาคของเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ซึ่งในนิวเคลียสและขั้นตอนการเจริญเติบโตของเข็มซิลิคอนไนไตรด์ในของเหลวได้รับการยอมรับ. รูปที่ 1.30. สร้างความเข้มแข็งกับการคืบจากการก่อตัวของในแหล่งกำเนิดเติบโตยาวอนุภาคซิลิคอนไนไตรด์ ส่วนพลาสม่าฝัง(มารยาท, ฮอฟ, คาร์ลส์) เลือกรูปที่แตกหัก-ข้อบกพร่องการผลิตเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของเซรามิกเปราะสมกริฟฟิ (1.1) แสดงให้เห็นรูปแบบที่นอกเหนือไปจากการแนะนำโดยเจตนาของวัสดุมัลติและจุลภาคที่เหมาะสม [9 10] ดังกล่าวก่อนขนาดข้อบกพร่องที่สำคัญเข้ามาในสมการที่ระบุขนาดสูงสุดที่อนุญาตของข้อบกพร่องจุลภาคเช่นรูขุมขนรวม, agglomerates หรือธัญพืชยักษ์ก่อนที่จะก่อให้เกิดการแตกหักภายใต้โหลดที่ใช้ เป้าหมายของการเพิ่มขึ้นของความเหนียวคือการเพิ่มความอดทนของวัสดุที่มีต่อโครงสร้างข้อบกพร่องดังกล่าว จะเป็นการดีที่ควรจะเป็นเซรามิกที่ยากพอเพื่อให้ข้อบกพร่องที่มีขนาดในการสั่งซื้อของ 1 มิลลิเมตรพร้อมที่จะถูกละเว้น รูปที่ 1.31 แสดงแผนภาพที่เป็นตัวแทนของกริฟฟิสมโดยการรวมแตกความเครียดที่ดีที่สุดเนื่องจากขนาดข้อบกพร่องที่สำคัญที่มีค่าของความต้านทานการแตกหักของวัสดุที่ ในคำอื่น ๆ ภายใต้พื้นที่ของแต่ละ "isotoughness" เส้นแสดงให้เห็นถึงระดับความเครียดทนโดยชิ้นทดสอบกับ inhomogeneities จุลภาคเป็นขนาดเล็กกว่าขนาดข้อบกพร่องที่สำคัญ. รูปที่ 1.31. การพึ่งพาอาศัยหลักของความเครียดจากความล้มเหลวขนาดข้อบกพร่องที่สำคัญสำหรับการแตกหักที่แตกต่างกัน ค่าตัวเลือกรูปแต่ไม่เพียง แต่มีขนาดที่แน่นอนของข้อบกพร่องที่สำคัญจุลภาคเข้มข้น แต่ยังมีข้อบกพร่องในส่วนเซรามิก ฟังก์ชั่นการกระจายตัวของขนาดและความถี่ข้อบกพร่องที่ตรวจสอบสถิติการแตกหักคือความน่าจะเป็นชิ้นงานที่จะล้มเหลวภายใต้ภาระที่กำหนด ผลหนึ่งในมาตรการความแข็งแรงโค้งหรือความต้านทานแรงดึงของชิ้นงานและพยายามที่จะคาดการณ์จากการทดสอบปริมาณขนาดเล็กเมื่อเทียบกับองค์ประกอบที่มีขนาดใหญ่หรือตัวเลขที่มากขึ้นของชิ้น. เงื่อนไขที่นำไปสู่ข้อบกพร่องจุลภาค coarsest ถูกสร้างขึ้นเป็นช่วงต้นของการผลิตผงและขั้นตอนการเตรียม . สิ่งสกปรกกลและทางเคมีที่เกิดจากการทำงานประมาทไล่ระดับความเข้มข้นที่เกิดจากการกระจายของสารเติมแต่ง inhomogeneous เผาหรือรูปแบบความหนาแน่นของท้องถิ่นบนพื้นฐานของ agglomerates เป็นผลของวิธีการเตรียมผงที่ไม่เหมาะสมและไม่สามารถกำจัดโดยการเผาที่ตามมาหรือร้อนเร่งด่วน ในทางตรงกันข้าม inhomogeneities ดังกล่าวจะหยาบในระหว่างการรักษาความร้อนเนื่องจากอัตราการหดตัวที่แตกต่างกันในระหว่างการเผา: ภูมิภาคของความหนาแน่นสูงในผงหรือความเข้มข้นสูงในการเติมหดตัวได้เร็วขึ้นและดึงออกมาจากอนุภาคแน่นขนัดน้อยที่มีขนาดกะทัดรัด นี้ส่งผลในรูขุมขนกว้างหรือช่องทางรูขุมขนที่ไม่ได้ถูกลบออกได้อย่างง่ายดายแม้โดย isostatic ร้อนกด การรวมตัวของสารอินทรีย์เช่นเส้นใยสะเก็ดของผิวหนังหรือฝุ่นเผาไหม้ออกในระหว่างการเผาออกจากช่องว่างที่ยังเป็นเรื่องยากที่จะ densify รูปที่ 1.32a-d แสดงให้เห็นตัวอย่างของการแตกหักที่ทำให้เกิดข้อบกพร่องทั่วไป. รูปที่ 1.32. การประมวลผลที่ได้มาจากข้อบกพร่องในการควบคุมแรง(ก) จับเป็นก้อนสุขา / tib2 ในเมทริกซ์เนื้อดีกับแตกเส้นรอบวง(ข) ในรูขุมขนแบน 3y-TZP เผา สารประกอบอินทรีย์(ค) จับเป็นก้อนที่มีความหนาแน่นต่ำในอลูมินา(ง) จับเป็นก้อนในอลูมิเนียมที่มีพื้นผิวที่ปนเปื้อนตัวเลือกรูปตัวอย่างของข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการอื่น ๆ ที่เกิดในขั้นตอนต่อมาของการเตรียมผงมีการกดข้อบกพร่อง: การเปลี่ยนแปลงในความหนาแน่นที่เกิดจากความดันไม่สม่ำเสมอ การจัดจำหน่ายในตายหรือข้อบกพร่องของเครื่องจักรกล: เครื่องหมายบดหรือแตกผิวอันเนื่องมาจากความเมื่อยล้า ในกระบวนการเผาสภาพของ grainboundaries และจุดสามเช่นเดียวกับขนาดของเมล็ดข้าวที่มีประสิทธิภาพ รูปที่ 1.33 แสดงให้เห็นถึงคุณภาพการกระจายความถี่ของข้อบกพร่องดังกล่าวเป็นหน้าที่ของขนาดของพวกเขา เป็นที่ชัดเจนว่าประชากรสามข้อบกพร่องอยู่ unproblematic ข้อบกพร่องส่วนใหญ่เป็นคนที่ไมโครโครงสร้างที่เกี่ยวข้องเช่นข้าวเขตแดนจุดสามและ crystallites ที่เป็นตัวแทนของส่วนที่ใหญ่ที่สุดของข้อบกพร่อง ด้วยความเคารพต่อขนาดพวกเขามักจะยังคงอยู่ย่อยที่สำคัญและยกเว้นเพียงคนเดียวที่มีเมล็ดขนาดยักษ์ที่อาจเติบโตถึง 100 ไมโครเมตรหลายขนาด ประชากรสองกับรอบสูงสุด 10-20 ไมโครเมตรเป็น agglomerates สิ่งสกปรกสารเคมีและสิ่งสกปรกนินทรีย์ที่เกิดจากการปนเปื้อนชนิดผงอื่น ๆ agglomerates โดยเฉพาะอย่างยิ่งอาจจะขยายเข้าไปในช่วงที่สำคัญของ 200-500 ไมโครเมตรและจึงเป็นตัวแทนสาเหตุสำคัญของความล้มเหลว. รูปที่ 1.33. ความถี่ / การกระจายขนาดของจุลภาค-ทุกหนทุกแห่งและขั้นตอนที่ได้มาจากข้อบกพร่องรูปที่ตัวเลือกน้อย แต่บ่อยมิติที่เป็นอันตรายมากที่สุด ข้อบกพร่องที่เป็นอนุภาคอินทรีย์กดข้อบกพร่องและข้อบกพร่องเครื่องจักรกลที่อาจกลายเป็นหลายมิลลิเมตรขนาดใหญ่และส่งผลให้เกิดความน่าจะเป็นของการแตกหักใกล้เข้ามาแน่นอน หนึ่งจึงต้องหลีกเลี่ยงจำนวนที่ค่อนข้างเล็กของข้อบกพร่องขนาดใหญ่หรือตรวจสอบได้โดยเร็วทดสอบวัสดุ ในแง่ที่ว่าการทดสอบโค้งและความตึงเครียดทดสอบกลายเป็นวิธี metallographic พัฒนาการของไมโครโครงสร้าง. อันเป็นผลมาจากความต้องการที่เข้มงวดมากขึ้นแม้กระทั่งการพัฒนากระบวนการผลิตที่ดีขึ้นได้มุ่งเป้าไปที่ความบริสุทธิ์ผง (สิ่งสกปรกโลหะรวม <0.1 โดยน้ำหนัก %) ในการลดขนาดอนุภาค (<1 ไมโครเมตรโดยเฉพาะอย่างยิ่ง <100 นาโนเมตร) และที่ดีที่กำหนดองค์ประกอบผสมในผงเนื้อเดียวกันของสารเคมีสูง นอกจากนี้สภาพพื้นผิวการควบคุมของผงเช่นพื้นผิวที่มีความบริสุทธิ์พฤติกรรมการรวมตัวกันและพฤติกรรมการไหลเป็นปัจจัยสำคัญในการสร้างกระบวนการ วิธีการผลิตผงนวนิยายที่ให้ผงที่ดีที่กำหนดดังกล่าวเป็นกระบวนการคอลลอยด์เช่นเดียวกับการประมวลผลปฏิกิริยาซึ่งเป็นขั้นตอนที่สำคัญของการผลิตและการประมวลผลผงสามารถหลีกเลี่ยงได้ สำหรับวิธีการผงโลหะธรรมดาพัฒนาผง ultrafine ความบริสุทธิ์สูงที่มีการกระจายตัวที่ดีและคุณสมบัติการไหลที่มีลำดับความสำคัญสูงและยังพัฒนาของผสมนวนิยายยาสลบและการสร้างกระบวนการที่ไม่รวมเท่าที่เป็นไปได้โดยการปนเปื้อนสิ่งแปลกปลอม พื้นที่เพิ่มเติมที่น่าสนใจคือการพัฒนากระบวนการ densification นวนิยายเช่นเผา-HIP เผาภายใต้ความดันก๊าซและการเผาไม่เชิงเส้น (เผาที่ควบคุมการหดตัว) เป้าหมายอยู่เสมอ densification สูงสุดรวมกับการเจริญเติบโตของข้าวต่ำสุด. 1.5 สรุปและแนวโน้มเกี่ยวกับการพัฒนาในอนาคตของเซรามิกที่มีประสิทธิภาพสูงก็สามารถที่จะระบุว่าการสร้างความเข้มแข็งของกลไกที่รู้จักกันในการเสริมสร้างการเปลี่ยนแปลงและการเสริมแรงของเกล็ดเลือดที่มีแนวโน้มมากที่สุดในช่วงเวลาปัจจุบัน แต่ที่มีศักยภาพสำหรับการปรับปรุงที่เป็นไปได้ห่างไกลจากการหมดและคลื่นความถี่ที่มีอยู่ของวัสดุที่ไม่ได้ถูกใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่ สระว่ายน้ำของวัสดุที่สำรวจพบในการเปลี่ยนแปลง borides โลหะคาร์ไบด์, ไนไตรและแม้กระทั่งซิลิเกตบางอย่างที่ในทางกลับกันก็อาจจะนำเข้าสู่การฝึกอบรมที่เหมาะสมเป็นการเสริมแรง มันจะต้องเก็บไว้ในใจว่ากลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุกล่าวถึงที่นี่ได้รับการออกแบบเป็นหลักสำหรับการโหลดแบบคงที่ที่อุณหภูมิห้อง. ปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนที่กล่าวถึงในการเชื่อมต่อกับความตึงเครียดวงจร -compression โหลดอยู่ห่างไกลจากการถูกเข้าใจ temperasure ห้องหรืออุณหภูมิสูง ที่นี่โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีความจำเป็นอย่างมากสำหรับการพัฒนานวัตกรรมวัสดุที่อาจต้องละทิ้งเส้นทางที่ประสบความสำเร็จสำหรับการโหลดแบบคงที่จึงเห็นได้ชัดเส้นทางใหม่สำหรับอนาคต. การพัฒนาเหล่านี้นำเสนอความท้าทายใหม่ในเขตของตัวละครวัสดุ ลักษณะเชิงปริมาณของจุลภาคจะต้องมีการ rethought รวมไปถึงคุณสมบัติขอบเกรนและข้อบกพร่องจุลภาค วิธีการวิเคราะห์และการทดสอบจะต้องได้รับการพัฒนาที่อนุญาตให้มีการเข้าซื้อกิจการอย่างรวดเร็วของข้อมูลที่ให้การคาดการณ์ที่ถูกต้องสำหรับส่วนประกอบโครงสร้างขนาดใหญ่ การแก้ปัญหาปัจจุบันของปัญหาดังกล่าวมีอยู่ในวิธีการควบคุมคุณภาพของการทำงานในอุตสาหกรรมเซรามิกโลหะ แต่ต้องใช้ความละเอียดเชิงพื้นที่ที่สูงมากของวิธีการดังกล่าว เพราะความต้องการของปริมาณสูงผ่านตัวอย่างนี้หมายความว่าวิธีการอัตโนมัติความละเอียดสูงของการวิเคราะห์จะต้องได้รับการพัฒนาเมื่อเทียบกับผู้ที่อยู่ในการผลิตชิปที่มีความแตกต่างที่การวิเคราะห์จุลภาคจะต้องเป็นสามมิติสำหรับเซรามิก คำสำคัญอีกประการหนึ่งคือ atomistics อินเตอร์เฟซ ปัจจุบันพื้นที่ของการวิจัยเซรามิกนี้เป็นโดเมนของผู้เชี่ยวชาญไม่กี่; แต่บางวันก็จะกลายเป็นส่วนหนึ่งของกิจวัตรประจำวันของการประกันคุณภาพเซรามิก ดังนั้นเซรามิกส์ที่มีประสิทธิภาพสูงเป็นวัสดุที่สำคัญสัญญาว่าจะปฏิวัติการใช้งานทั้งวัสดุและลักษณะวัสดุในทางที่สำคัญ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

กระบวนการ devitrification ตามกันเซรามิคประกอบด้วยซับซ้อนแอนนีลในช่วงอุณหภูมิสูงสุดและต่ำสุดขนาดการเจริญเติบโต .
devitrification เฟสของแก้ว นำไปสู่ stiffening ของโครงสร้างที่อุณหภูมิสูง การไหลหนืดและ / หรือเม็ดขอบเลื่อนจึงสามารถจะลดลงในระดับพอประมาณ ในรูปที่ 1.29แรงโค้งงอที่อุณหภูมิสูงแสดงซิลิคอนไนไตรด์เซรามิกและไม่ตกผลึกแก้วระยะ มันชัดเจนว่า การลดลงของความแข็งแกร่งสูงกว่า 1000 องศา C จะถูกจับได้คล้ายๆ กับระยะการเหลือบตามขั้นตอนการหลอมมีการใช้เมื่อเร็ว ๆนี้กับซิลิคอนคาร์ไบด์ ( SIC ) ซึ่งยัง a12o3 y2o3 ใช้ในการเริ่มต้นและเฟสของเหลว ตามด้วยการเผาอิทเทรีมินาโกเมน

รูปที่ 1.29 .
อุณหภูมิสูงความแข็งแรงดัดของซิลิคอนไนไตรด์เซรามิกส์กับสัณฐานและผลึกเดียวระยะ
( มารยาท greil , ,เพิร์ท )

เลือกรูปอื่นเป็นไปได้เพื่อป้องกันไม่ให้อุณหภูมิเปลี่ยนรูปคือการสร้างการประสานโครงสร้างจุลภาคโดยเทียน แหล่งกำเนิดการทำให้อนุภาค รูปที่ 1 แสดงพลาสมาแกะสลักโครงสร้างจุลภาคของเซรามิกซิลิคอนไนไตรด์ ซึ่งในนิวเคลียสและการเติบโตในก้าวของเข็มในเฟสของเหลวซิลิกอนไนไตรด์สามารถยอมรับ

รูปที่ 1 .
การต่อต้านโดยการคืบของอนุภาคซิลิคอนไนไตรด์ควบคู่ปลูกยาวพลาสมาแกะสลักส่วน
( มารยาท Hoffmann , ,

รูป Karlsruhe ) ตัวเลือกการการผลิตข้อบกพร่อง
เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงของเปราะเซรามิค , สมการ กริฟฟิธ ( 1.1 ) ชี้ให้เห็นรูปแบบนอกเหนือไปจากการแนะนำวัสดุ และโครงสร้างแบบหลาย 9,10 [ ที่ ]ตามที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ ข้อบกพร่องที่สำคัญขนาดป้อนสมการที่บอกถึงขนาดสูงสุดที่อนุญาตของข้อบกพร่องของโครงสร้างจุลภาค เช่น รู การผนวกรวม หรือยักษ์ ธัญพืช ก่อนที่มันจะก่อให้เกิดรอยแตกใต้ประยุกต์โหลด เป้าหมายของการเพิ่มความเหนียวจะเพิ่มความทนทานของวัสดุต่อความบกพร่องเชิงโครงสร้าง เช่น ใจกลางเซรามิกควรเข้มแข็งพอเพื่อให้ข้อบกพร่องที่มีขนาดในการสั่งซื้อของ 1 มิลลิเมตร พร้อมสามารถถูกละเว้น รูปที่ 1.31 แสดงแผนภาพแสดงสมการ กริฟฟิท โดยรวมสุดยอดแตกเนื่องจากความเครียดขนาดข้อบกพร่องสำคัญกับคุณค่าของการแตกหักของวัสดุ ในคำอื่น ๆพื้นที่ใต้แต่ละ " isotoughness " เส้นแสดงระดับความเครียดโดยชิ้นทดสอบด้วย inhomogeneities โครงสร้างจุลภาคมีขนาดเล็กกว่าข้อบกพร่องที่สำคัญขนาดทน

รูปที่ 1.31 .
พึ่งหลักของความเครียดความล้มเหลวจากข้อบกพร่องร้ายแรงขนาดแตกต่างกันความเหนียวแตกค่า

รูปตัวเลือกอย่างไรก็ตามไม่เพียง แต่เป็นขนาดสัมบูรณ์ของโครงสร้างจุลภาค ข้อบกพร่องที่สำคัญ แต่ยังบกพร่องของชิ้นส่วนเซรามิก ฟังก์ชันการแจกแจงความถี่หาขนาดของข้อบกพร่องและการสถิติ เช่น ความน่าจะเป็นที่ชิ้นงานจะล้มเหลวภายใต้ให้โหลด ผลมาตรการหนึ่งโค้งแรงหรือความต้านแรงดึงของชิ้นงานและพยายามที่จะคาดการณ์จากปริมาณการทดสอบเปรียบเทียบขนาดเล็กชิ้นส่วนขนาดใหญ่หรือตัวเลขที่มากกว่าของชิ้น
เงื่อนไขที่นำไปสู่ข้อบกพร่องโครงสร้างจุลภาค coarsest สร้างก่อนการผลิตผงและการจัดเตรียมเวที เครื่องกลและสารเคมีสิ่งสกปรกที่เกิดจากการประมาท งานการไล่ระดับสีสมาธิที่เกิดจากการกระจายของการ inhomogeneous เจือปนหรือท้องถิ่นรูปแบบขึ้นอยู่กับความหนาแน่นรวมเป็นผลของวิธีการเตรียมผงที่ไม่เหมาะสม และไม่สามารถกำจัดโดยการเผาร้อนตามมา หรือกดปุ่ม ในทางตรงกันข้าม เช่น inhomogeneities เป็น coarsened ในระหว่างการรักษาความร้อน เพราะของที่มีราคาในช่วงเผา : ยุบภูมิภาคของความหนาแน่นสูงในผงหรือความเข้มข้นสูงในการบวกหดได้เร็วขึ้นและดึงออกจากตัวน้อยที่บรรจุหนาแน่นของอนุภาคขนาดเล็ก ผลลัพธ์ที่ได้ในช่องรูขุมขนกว้างหรือรูขุมขนที่ไม่พร้อมออกได้โดยกด isostatic ร้อน . ชนิดของอินทรีย์วัตถุ เช่น เส้นใย สะเก็ดของผิวหนัง หรือฝุ่นที่เผาผลาญในระหว่างการเผา ,