Хотя были исследованы и разработаны различные типы металлокерамических композитов, их сочетание и тонкая структура были ограничены из-за различий в типах связи керамика с металлом, химической реакционной способности и размере частиц коммерчески доступного металлического порошка.
Эта команда преодолела эти ограничения за счет оптимизации процессов синтеза и спекания. В 2018 году они произвели композиты Al2O3 / Ti с перколяционной структурой, контролируя содержание добавленного Ti и оптимизируя размер частиц металлического порошка Ti и процессов спекания, улучшая вязкость разрушения и электропроводность композитов Al2O3 / Ti.
В этом исследовании исследователи продемонстрировали, что электрохимическое анодирование происходит в композитах Al2O3 / Ti.
Кроме того, они разработали метод заживления при комнатной температуре для заживления трещин, образовавшихся в композитах Al2O3 / Ti, с использованием явления анодирования без термообработки, что позволило восстановить прочность композитов до их первоначального уровня, что является первым в мире. Результаты этого исследования были опубликованы в Журнале Американского керамического общества.
Для лечения керамики было изучено заживление трещин с помощью химической реакции (способность к самовосстановлению), но высокотемпературная обработка 1000? или выше было необходимо, чтобы вызвать химическую реакцию и / или реакцию диффузии, так называемое повторное спекание.
Более того, поскольку методы ремонта трещин с использованием полимерного клея (e.грамм. эпоксидная смола) или керамический цемент имели предел адгезии между керамикой и смолой или керамическим цементом, было трудно полностью восстановить прочность на излом до исходного уровня.
В этом исследовании исследователи достигли высокой электропроводности за счет однородного диспергирования Ti, продемонстрировав заживление трещин при комнатной температуре в композитах Al2O3 / Ti путем анодирования без термообработки и полное восстановление прочности на излом до исходного уровня впервые в мире.
В экспериментах с композитами, прочность на излом которых снизилась из-за появившихся трещин, они продемонстрировали:
Прочность на излом была восстановлена до исходного уровня за счет анодирования, и
Восстановление происходило из-за оксидов титана, образовавшихся на поверхности диспергированного титана в результате анодного окисления, которые перекрывали поверхности с трещинами и заполняли трещину, снижая концентрацию напряжений на вершине трещины.
Старший автор Тору Секино говорит: «Результаты нашего исследования также могут быть применены к композитным системам на керамической основе, отличным от композитов Al2O3 / Ti, в качестве нового метода заживления трещин для керамики и метода обеспечения надежности самой керамики. Композиты Al2O3 / Ti будут превращены в многозадачные материалы, которые позволят выполнять множество функций и приложений в соответствии с их назначением и использованием."