Forskning undersøger strukturel udvikling og højtemperaturfølende ydeevne af polymer-afledt SiAlBCN-keramik

Gang Shaos gruppe fra Zhengzhou University, Kina undersøgte for nylig den strukturelle udvikling af femkantet polymer-afledt SiAlBCN-keramik (PDC'er) og skitserede PDC-baseret sensorteknologi til ekstreme højtemperaturmiljøer. De højtydende temperaturfølende materialer, herunder høj følsomhed, hurtig respons, bredt registreringsområde, er få og har brug for.

Denne forskning udviklede en keramisk-baseret temperatur med attraktiv ydeevne, der kan anvendes i højtemperaturmiljøer på 1100 °C. Denne sensor har et stort potentiale for in-situ overvågning af ekstreme miljøtemperaturer, herunder høj temperatur, højt tryk, stærk oxidation/korrosionsforhold.

Holdet udgav deres papir i Journal of Advanced ceramics den 30. april 2024.

For nøjagtigt at overvåge information om overfladetemperaturen af ​​vigtige hot-end-komponenter i flymotorer, er det afgørende at evaluere forbrændingseffektiviteten af ​​gas, overvågning af motordriftsstatus og fejldiagnose, således at den termiske mekaniske modellering og simulering, afkølingen effekten af ​​gasfilmkøleteknologi og ydeevnen af ​​termiske barrierebelægninger kan verificeres.

"Det er dog stadig meget vanskeligt nøjagtigt at få oplysninger som temperatur og tryk i det ekstremt barske arbejdsmiljø," sagde Gang Shao. "Polymerafledt keramik (PDC'er) som sensormaterialer er blevet betragtet som lovende kandidater til overvågning af temperatursignaler på grund af deres fremragende termiske stabilitet, gode korrosions-/oxidationsbestandighed, krybemodstand og højtemperaturhalvlederegenskaber."

Dette arbejde præsenterer fremstillingen af ​​det polymer-afledte SiAlBCN-keramik ved forskellige pyrolysetemperaturer. Deres strukturelle udvikling analyseres systematisk, og resultaterne viser, at størrelsen af ​​den frie kulstoffase forstørres med den stigende temperatur, og den amorfe SiAlBCN-fase blev mere ordnet med den strukturelle genmontering.

"Sammenlignet med SiCN og SiBCN keramik udviser SiAlBCN PDC'er fremragende oxidations-/korrosionsbestandighed, hvilket var relateret til deres lave oxidationshastighedskonstant (3,43 mg ² /(cm ⁴ ·h)) og fordampet hastighedskonstant (0,57 mg/(cm ² ·h)), hvilket garanterer, at de godt kunne overleve i ekstreme miljøer," sagde Gang Shao.

"Den fremstillede SiAlBCN temperatursensor besidder fremragende stabilitet, repeterbarhed og nøjagtighed og kan arbejde inden for den maksimale temperatur på 1100 °C, som kan fungere positivt i ekstreme miljøer såsom flymotorer, atomreaktorer og hypersoniske køretøjer i fremtiden.

"I fremtiden vil vores team fortsætte med at fokusere på udviklingen af ​​temperatursensorer, der kan anvendes i højere temperaturer. For at undgå problemer forårsaget af kablet sensor, vil den trådløse og passive sensor blive forsket for at realisere avanceret signaldetektion."

Andre bidragydere omfatter Chao Ma, Kun Liu, Pengfei Shao, Daoyang Han, Kang Wang, Mengmeng Yang, Rui Zhao, Hailong Wang, Rui Zhang fra School of Material Science and Engineering ved Zhengzhou University, Kina.

Flere oplysninger: Chao Ma et al., Strukturel evolution og højtemperaturfølende ydeevne af polymer-afledt SiAlBCN-keramik, Journal of Advanced Ceramics (2024). DOI:10.26599/JAC.2024.9220870

Leveret af Tsinghua University Press