Dual composite ceramics for improved properties

Architetture composite multi-scala per compositi ceramici tenaci ultra-refrattari

Responsabile: Frédéric Monteverde

Personale coinvolto: Diletta Sciti, Laura Silvestroni, Simone Failla, Cesare Melandri, Daniele Dalle Fabbriche

Inizio progetto: 01/2014
Durata: 48 mesi
Finanziamento totale: 600.000 €
Bando: National Science Foundation Call 11-568
Azione: Materials World Network
Coordinatore: Frédéric Monteverde (ISTEC-CNR, Faenza), William Fahrenholtz (MST, Rolla, Missouri)
Consorzio: Missouri Science and Technology University (Rolla, USA)

Obiettivo del progetto bilaterale é quello di esplorare un nuovo approccio di processo finalizzato al controllo della microstruttura e miglioramento delle performance meccaniche ad alta temperatura passando attraverso “architetture duali”. La proposta vede lo sforzo congiunto di due gruppi di ricerca: ISTEC-CNR di Faenza e la Missouri University of Science and Technology (Rolla, Missouri).

La ricerca si concentra sulle correlazioni fondamentali tra microstruttura-processo-proprietà all’interno di ceramici ad architettura duale. Mentre le fasi chimiche fragili vengono comunemente sinterizzate con additivi duttili, tali materiali possono essere utilizzati a temperature non distanti da quella ambientale. In figura il tipico comportamento a frattura di un materiale ceramico intrinsecamente duro ma fragile quando soggetto ad indentazione. Da qui, la proposta di ricerca mira a stabilire un nuovo paradigma di materiali strutturali che mantengono proprietà superiori anche ad alta temperatura

Pubblicazioni e brevetti

• F. Monteverde, C. Melandri, S. Failla, R. Grohsmeyer, G. Hilmas, W. Fahrenholtz, Escape from the strength-to-toughness paradox: Bulk ceramics through dual composite architectures. JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS, vol. 38, p. 2961-2970, 2018
• F. Monteverde, R. Grohsmeyer, A. Stanfield, G. Hilmas, W. Fahrenholtz, Densification behavior of ZrB2-MoSi2 ceramics: The formation and evolution of core-shell solid solution structures. JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS, vol. 779, p. 950-961, 2019
• R. Grohsmeyer, L. Silvestroni, G. Hilmas, F. Monteverde, W. Fahrenholtz, A. D’Angió, D. Sciti, ZrB2-MoSi2 ceramics: A comprehensive overview of microstructure and properties relationships. Part II: Mechanical properties. JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY, vol. 39, p. 1948-1954, 2019
• R. Grohsmeyer, L. Silvestroni, G. Hilmas, F. Monteverde, W. Fahrenholtz, A. D’Angiò, D. Sciti, ZrB2-MoSi2 ceramics: A comprehensive overview of microstructure and properties relationships. Part I: Processing and microstructure. JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY, vol. 39, p. 1939-1947, 2019