Faststofreaktion blandt flerfaset multikomponent keramik forbedrer ablationsydelsen, viser undersøgelsen

Multikomponent ultrahøj temperatur keramik (UHTC) har tiltrukket sig stor opmærksomhed i forskning på grund af dets overlegne højtemperatur mekaniske egenskaber, lavere varmeledningsevne og forbedret oxidationsmodstand.

Flerfasedesign er en lovende tilgang til at opnå forbedret ablationsmodstand af multikomponent UHTC, hvilket potentielt opfylder de strenge krav til termiske beskyttelsesmaterialer (TPM'er) til rumfart. Det er dog grundlæggende at forstå ablationsmekanismen i flerfaset multikomponent keramik.

Tidligere blev det generelt antaget, at de konstituerende faser blandt multifase multikomponent UHTC ikke ville reagere med hinanden under ablation. Et team af forskere ledet af Xiang Xiong og Yi Zeng ved Central South University i Kina rapporterede imidlertid om en ny solid state-reaktionsproces mellem forskellige multikomponentfaser under ablation.

Værket er publiceret i tidsskriftet Advanced Powder Materials .

Deres undersøgelse fokuserede på en trefaset multikomponent keramik bestående af Hf-rig carbid, Nb-rig carbid og Zr-rige silicidfaser. Endnu vigtigere fandt de ud af, at ablationsydelsen også blev påvirket af denne faststofreaktion.

Specifikt forekom denne faststofreaktion i matrix/oxidskala-grænsefladeområdet. Under denne proces moddiffuserede metalkationer mellem multikomponentfaserne, hvilket resulterede i deres sammensætningsudvikling.

"Udviklingen af ​​sammensætningen gjorde det muligt for de underliggende multikomponentfaser at forblive stabile selv under et højere oxygenpartialtryk, hvilket førte til forbedringen af ​​termodynamisk stabilitet af trefaset multikomponentkeramik," forklarer Xiong.

"Desuden virkede denne faststofreaktionsproces synergistisk med den foretrukne oxidationsadfærd blandt oxidskalaen for at forbedre ablationsydelsen inden for et specifikt temperaturområde."

"De nuværende resultater beviste, at flerfaset design gør det muligt for multikomponent keramikken at opnå endnu bedre ablationsydelse. De opnåede resultater kan også give et foreløbigt grundlag for den fremtidige udvikling af multifase multikomponent UHTC'er," tilføjer Zeng.

Flere oplysninger: Ziming Ye et al, Afsløring af faststofreaktionsprocessen blandt flerfaset multikomponent keramik under ablation, Avancerede pulvermaterialer (2024). DOI:10.1016/j.apmate.2024.100189

Leveret af KeAi Communications Co., Ltd.