Multikomponent ultrahög temperatur keramik (UHTC) har väckt stor uppmärksamhet i forskning på grund av dess överlägsna mekaniska egenskaper vid hög temperatur, lägre värmeledningsförmåga och förbättrad oxidationsbeständighet.
Flerfasdesign är ett lovande tillvägagångssätt för att uppnå förbättrad ablationsmotstånd hos flerkomponent UHTC, vilket potentiellt uppfyller de stränga kraven på termiska skyddsmaterial (TPM) för flyg- och rymdfart. Att förstå ablationsmekanismen hos flerfas flerkomponentkeramik är dock grundläggande.
Tidigare trodde man allmänt att de ingående faserna bland flerfas multikomponent UHTC inte skulle reagera med varandra under ablation. Ett team av forskare ledda av Xiang Xiong och Yi Zeng vid Central South University i Kina rapporterade dock om en ny solid state-reaktionsprocess mellan olika flerkomponentfaser under ablation.
Verket publiceras i tidskriften Advanced Powder Materials .
Deras undersökning fokuserade på en trefas flerkomponentkeramik bestående av Hf-rik karbid, Nb-rik karbid och Zr-rik silicidfaser. Ännu viktigare, de fann att ablationsprestandan också påverkades av denna solid state-reaktion.
Specifikt inträffade denna fasta tillståndsreaktion i gränsytan mellan matris/oxidskala. Under denna process motdiffuserade metallkatjoner mellan flerkomponentfaserna, vilket resulterade i deras sammansättningsutveckling.
"Kompositionens utveckling gjorde det möjligt för de underliggande flerkomponentsfaserna att förbli stabila även under ett högre syrepartialtryck, vilket ledde till förbättringen av den termodynamiska stabiliteten hos trefas multikomponentkeramik", förklarar Xiong.
"Dessutom verkade denna solid-state-reaktionsprocess synergistisk med det föredragna oxidationsbeteendet bland oxidskalan för att förbättra ablationsprestandan inom ett specifikt temperaturintervall."
"De nuvarande resultaten bevisade att flerfasdesign tillåter flerkomponentkeramiken att uppnå ännu bättre ablationsprestanda. De erhållna resultaten kan också ge en preliminär grund för den framtida utvecklingen av flerfas flerkomponents UHTC," tillägger Zeng.
Mer information: Ziming Ye et al, avslöjar solid-state-reaktionsprocessen bland flerfas flerkomponentkeramik under ablation, Avancerade pulvermaterial (2024). DOI:10.1016/j.apmate.2024.100189
Tillhandahålls av KeAi Communications Co., Ltd.
