Promotie L. Boatemaa: zelfhelend

07 mei 2018 10:00 - Locatie: Aula, TU Delft - Door: webredactie

Self-Healing of Al203 ceramics: Selection and testing of novel healing particles. Promotor 1: Prof.dr.ir. S. van der Zwaag (LR); Promotor 2: Dr.ir. W.G. Sloof (3mE).

Door de goede thermische en chemische stabiliteit is aluminiumoxide een aantrekkelijk keramisch materiaal voor het vervaardigen van componenten die bij hoge temperaturen worden toegepast. Bovendien behoud dit materiaal zijn sterkte en hardheid bij hoge temperaturen. Deze gewenste eigenschappen zijn te danken aan de sterke covalente en ionische binding tussen de atomen. Echter, deze sterke en gerichte verbindingen zijn ook de verantwoordelijk voor de intrinsieke brosheid van aluminiumoxide. Voorbije decennia, hebben materiaalwetenschappers zelfheling als middel benut om het vermogen om mechanische belasting te dragen te herstellen nadat er microscheurtjes in het materiaal zijn opgetreden. In dit geval, worden de eigenschappen hersteld op het niveau van het originele materiaal door heling van de oppervlaktescheuren bij hoge temperatuur. In dit proefschrift komen ontwerpkwesties en testen onder laboratorium alsook praktijkcondities aan de orde betreffende de helende capaciteiten van nieuw geïdentificeerde deeltjes.

Wat de ontwerpkwesties betreft, zijn deeltjes van Ti, Cr, Zr, Nb, Hf, TiC, TiN, Cr3C2, Cr2N, ZrN, NbC en NbN als veelbelovend geïdentificeerd voor autonome heling van aluminiumoxide bij hoge temperaturen. In een andere studie is het effect van de deeltjesgrootte op het helinggedrag onderzocht. Het is interessant om op te merken dat het zelfherstel aan de gebruikstemperatuur van een component aangepast kan worden door keuze van de deeltjesgrootte.

Wat het testen van de zelfhelende deeltjes betreft, Ti en TiC bleken zeer effectief te zijn om schade aan componenten van aluminiumoxide te herstellen. Ook Ti2AlC, zogenaamde MAX fase dat intrinsiek zelf-herstellend vermogen heeft, bleek geschikt te zijn scheurtjes in aluminiumoxide te herstellen.

Tot slot, onderzoek van het zelfhelende materiaal in een verbrandingskamer toonde aan dat het helende gedrag niet wordt beïnvloed door een lage zuurstof partiaaldruk noch door trillingen. De resultaten kwamen overeen met die van testen onder statische laboratorium condities.

Meer informatie?

Voor inzage in proefschriften van de promovendi kunt u kijken in de TU Delft Repository, de digitale vindplaats van openbare publicaties van de TU Delft. Proefschriften zullen binnen een paar weken na de desbetreffende promotie in de Repository te vinden zijn.