黃慶研究員團隊參加第12屆國際能源與環(huán)境用陶瓷材料與器件研討會
7月22日至27日，由美國陶瓷學會組織、新加坡工程研究所和新加坡國立大學承辦的第12屆國際能源與環(huán)境用陶瓷材料與器件研討會（International Conference on Ceramic Materials and Components for Energy and Environmental Applications, CMCEE2018）在新加坡召開。會議主題為“Ceramic Technologies for Sustainable Development”，設置了36個分會專題，涵蓋了陶瓷材料及其器件應用的全過程，包括先進陶瓷材料的制備、成型、燒結、加工以及評價技術與科學等。會議吸引了來自世界46個國家，近800名基礎研究與工程技術人員參會。
中國科學院寧波材料技術與工程研究所黃慶研究員團隊周小兵參加了此次會議，并在陶瓷連接技術在能源與環(huán)境中的應用分會場作了題為“Joining of SiC with an in-situ reaction gradient layer using electric field-assisted sintering technology”的報告。在報告中，他向國際同行匯報了高安全能源用碳化硅陶瓷連接層材料的設計方法，采用原位反應的方法，實現(xiàn)了全碳化物梯度層（TiC/Ti3SiC2）連接碳化硅陶瓷。同時，該連接層材料的設計方法，成功應用于Cf/C復合材料的連接中。利用C與Ti3SiC2的原位反應，在1200℃的低溫下，實現(xiàn)了Cf/C復合材料的全碳化物梯度連接。該原位反應梯度連接層有效解決了碳化硅及其復合材料連接過程中，連接層材料與基體碳化硅之間的殘余應力問題，大大提高了連接結構的可靠性。黃慶研究員團隊合作伙伴斯洛伐克科學院的Peter Tatarko博士作了題為“Field Assisted Joining of Monolithic CVD-SiC Materials and Ceramic Matrix Composites”的邀請報告，闡述了電場輔助固相擴散法連接碳化硅及其復合材料的新進展，并提出了閃爍連接Cf/SiC復合材料的概念，在7s內實現(xiàn)了Cf/SiC的連接，并且剪切強度可達31.4MPa。來自意大利國家研究委員會的FabrizioValenza博士和德國弗勞恩霍夫陶瓷技術研究所的Sven Roszeitis博士則介紹了他們在碳化硅陶瓷釬焊技術方面取得的最新進展，他們主要采用Ti-Al合金為連接層材料，通過高溫原位反應，實現(xiàn)碳化硅的可靠連接。意大利都靈理工大學（Politecnico di Torino, Italy）的Valentina Casalegno教授則與大家分享了他們在玻璃陶瓷（glass-ceramic）連接碳化硅及其復合材料方面的深厚積累，以及碳化硅陶瓷連接結構強度標準測試方法。都靈理工大學在碳化硅陶瓷及其復合材料連接技術研究方面處于世界領先地位，他們?yōu)楦甙踩茉从锰蓟杼沾傻陌l(fā)展做出了突出貢獻，特別是在連接層結構強度的測試方法研究方面，開發(fā)了多種測試手段，為世界同行提供了參考。哈爾濱工業(yè)大學先進焊接與連接國家重點實驗室林鐵松博士重點介紹了他們在碳化鋯（非化學計量比）陶瓷連接層材料設計及連接方面取得的最新進展。他們通過非化學計量比碳化鋯的組分調控，在界面設計C空位，為界面Ti的原位反應與固溶提供通道，實現(xiàn)了碳化鋯陶瓷的可靠連接。
會中及會后，黃慶研究員團隊研究人員與聚焦碳化硅陶瓷連接技術的國際同行進行了深入的交流。大家就連接層材料設計方法、連接方法、連接結構的測試標準方法、以及模擬服役環(huán)境性能評估方法等關鍵問題進行了深入討論。
黃慶研究員團隊還重點關注了碳化硅及其復合材料、超高溫陶瓷（ZrB2，ZrC等）、氮化硅陶瓷、MAX相陶瓷等方面的最新進展?？傮w來說，高溫熔融鹽法在制備超高溫陶瓷粉體（如ZrB2）方面具有明顯優(yōu)勢，武漢科技大學張少偉與張海軍教授課題組在此領域開展了大量創(chuàng)新性工作，在1200℃的低溫下合成了ZrB2-SiC復合粉體。河南科技大學周愛國教授利用熔鹽法在1400℃的低溫下合成了高純V2AlC MAX相。從反應機制上講，高溫熔融鹽為反應原料在液態(tài)環(huán)境中提供了在原子級別的混合，促進了物質擴散與反應。同時，反應原料在熔鹽中具有一定的溶解，在高溫反應過程中，通過不斷的溶解-析出，可獲得高純目標相。對于碳化硅、碳化鋯、氮化硅等陶瓷材料的燒結，反應燒結法展現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢，韓國首爾大學、韓國材料科學研究所、中國上海硅酸鹽研究所，以及歐美等諸多研究機構都開展了相關研究。
通過此次會議，黃慶研究員團隊與國際同行交流了碳化硅及其復合材料連接的關鍵科學與技術問題，探討了連接結構在模擬服役環(huán)境下的表征手段，并與合作伙伴斯洛伐克科學院Peter Tatarko博士達成了碳化硅連接結構高溫力學性能以及抗熱震性能研究方面的合作。
（黃慶研究員團隊 周小兵）