“自然论坛”第二十二讲
报告题目：硼化物陶瓷的力学和热学性能研究
报告人：William G. Fahrenholtz（密苏里科技大学 材料科学与工程系）
时间：2018年11月19日（星期一）10：00
地点：校本部东区材料学院520报告厅
主办：上海大学期刊社《自然杂志》编辑部；材料学院
报告内容：二硼化锆和其他前过渡金属碳化物、氮化物及硼化物都隶属于超高温陶瓷材料。由于熔点高于3 000 ℃，这些陶瓷可以用于与高超音速飞行、大气进入、火箭发动机和超燃冲压发动机相关的极端环境中。密苏里科技大学最近的研究主要集中于温度高于2 000 ℃下的材料的热学和力学行为。例如，已经对温度高于2 000 ℃下ZrB2的热导率进行了测量。文献中曾报道其在室温下的热导率值为30 W/(m•K)至130 W/(m•K)等不等，却没有对此作出解释。我们研究的重点是杂质和添加剂对材料热学性能的影响。由于电导率降低，过渡金属如W和Cr降低了热导率。相反，消除Hf等微量杂质可以增加声子和电子对热传输的贡献从而提高热导率。高纯度的前驱体反应已被用于制备室温下热导率超过130 W/(m•K)的陶瓷。研究已经对温度超过2 000 ℃下的ZrB2基陶瓷的力学性能进行了测量。纯的ZrB2室温下强度约400 Mpa，温度升高到2 300 ℃强度仍保持在~220 MPa。对2 200 ℃下ZrB2-SiC的强度进行测量，其在空气中高温强度受到了陶瓷氧化的限制。惰性环境中，温度升高到2200℃，其强度仍保持在130 MPa。温度低于1 800 ℃时，其强度受SiC团簇大尺寸的影响；而温度低于1 800℃时，强度则受微观结构改变（包括第二相生长和液体形成）的影响。
报告人简介：William G.（Bill）Fahrenholtz是密苏里科技大学材料科学与工程系的陶瓷工程杰出教授，也是美国陶瓷学会期刊的主编。他分别于1987年和1989年在University of Illinois at Urbana-Champaign获得了B.S.和M.S.陶瓷工程学位，1992年在University of New Mexico (UNM)获得化学工程博士学位。2007年被选为美国陶瓷学会会士，并于2017年1月被任命为美国陶瓷学会期刊的主编。比尔教授课程陶瓷加工，X射线衍射和热力学。目前主要是对用于极端化学环境的先进结构陶瓷进行加工、表征和力学测试的研究。他在SCI期刊上发表了140多篇论文，被邀请作报告80多次。
