Kompozyt z osnową ceramiczną do bardzo wysokich temperatur
Kompozyty ceramiczne do ultrawysokiej temperatury ( UHTCMC ) lub kompozyty ceramiczne do ultrawysokiej temperatury ( UHTCC ) to klasa ogniotrwałych kompozytów z osnową ceramiczną ( CMC ), które aspirują do pokonania ograniczeń związanych z obecnie stosowanymi CMC (C/C i C/ SiC) w przemyśle lotniczym jako systemy ochrony termicznej (TPS) i dysze rakietowe . Karbonowa matryca wzmocniona włóknem węglowym ( C/C ) można stosować do 3000 °C, ponieważ węgiel jest pierwiastkiem o najwyższej temperaturze topnienia, natomiast C/C są materiałami ablacyjnymi, które same rozpraszają energię. Kompozyty z osnową z węglika krzemu wzmocnione włóknem węglowym ( C/SiC ) i kompozyty z osnową z węglika krzemu wzmocnione włóknami z węglika krzemu ( SiC/SiC ) są uważane za materiały wielokrotnego użytku, ponieważ węglik krzemu jest twardym materiałem o niskiej erozji i tworzy szkło krzemionkowe warstwę podczas utleniania, co zapobiega dalszemu utlenianiu materiału wewnętrznego. Niestety powyżej pewnej temperatury (zależy to od warunków środowiskowych ciśnienia cząstkowego tlenu) rozpoczyna się aktywne utlenianie osnowy węglika krzemu do gazowego tlenku krzemu ( SiO (g) ), w konsekwencji utrata ochrony przed dalszym utlenianiem, co prowadzi do niekontrolowanej i szybkiej erozji. Z tego powodu C/SiC i SiC/SiC są stosowane w zakresie temperatur od 1200° do 1400°C.
Z jednej strony CMC są lekkimi materiałami o wysokim stosunku wytrzymałości do masy, nawet w wysokiej temperaturze, wysokiej odporności na szok termiczny i udarności, ale ulegają erozji podczas eksploatacji. Z drugiej strony ceramika masowa wykonana z ceramiki ultrawysokotemperaturowej (np. ZrB 2 , HfB 2 , lub ich kompozyty) są twardymi materiałami, które wykazują niską erozję nawet powyżej 2000 ° C, ale są ciężkie i cierpią z powodu katastrofalnych pęknięć i niskiej odporności na szok termiczny w porównaniu z CMC. Awaria jest łatwa pod wpływem obciążeń mechanicznych lub termomechanicznych z powodu pęknięć inicjowanych przez małe defekty lub zadrapania. Wciąż badana jest możliwość uzyskania komponentów wielokrotnego użytku dla przemysłu lotniczego na bazie matrycy UHTC w kompozyty wzmocnione włóknami.
Komisja Europejska sfinansowała projekt badawczy C3HARME w ramach konkursu NMP-19-2015 Ramowych Programów Badań i Rozwoju Technologicznego w 2016 r. (wciąż trwającego) na projektowanie, rozwój, produkcję i testowanie nowej klasy ultraogniotrwałych materiałów ceramicznych kompozyty na osnowie wzmocnione włóknami z węglika krzemu i włóknami węglowymi odpowiednie do zastosowań w trudnych warunkach lotniczych jak to możliwe niemal zerowy ablacyjny system ochrony termicznej (TPS) materiały (np. osłona termiczna ) oraz do napędu (np. dysza rakietowa). Zapotrzebowanie na zaawansowane materiały wielokrotnego użytku, które mogą pracować w temperaturach powyżej 2000°C, stale rośnie. Ostatnio badano kompozyty na bazie borku cyrkonu wzmocnione włóknem węglowym, otrzymane przez infiltrację zawiesiny (SI) i spiekanie.
Przełomy w badaniach
Komisja Europejska sfinansowała projekt badawczy C3HARME w ramach konkursu NMP-19-2015 Ramowych Programów Badań i Rozwoju Technologicznego w 2016 r. (wciąż trwającego) na projektowanie, rozwój, produkcję i testowanie nowej klasy ultraogniotrwałej ceramiki kompozyty osnowe wzmocnione włóknami z węglika krzemu i włóknami węglowymi odpowiednie do zastosowań w trudnych warunkach lotniczych.