研究发现多相多组分陶瓷之间的固态反应增强了烧蚀性能

多元超高温陶瓷(UHTC)因其优越的高温力学性能、较低的导热系数和增强的抗氧化性能而备受研究关注。

多相设计是一种很有前途的方法，可提高多组分 UHTC 的耐烧蚀性，有可能满足航空航天领域对热防护材料 (TPM) 的严格要求。然而，了解多相多组分陶瓷的烧蚀机制是基础。

过去，人们普遍认为多相多组分UHTC中的组成相在消融过程中不会相互反应。然而，由中国中南大学的Xiang Xiong和Yeng Yi领导的研究小组报告了烧蚀过程中不同多组分相之间的新固态反应过程。

该工作发表在《 Advanced Powder Materials》杂志上。

他们的研究重点是由富铪碳化物、富铌碳化物和富锆硅化物相组成的三相多组分陶瓷。更重要的是，他们发现烧蚀性能也受到这种固态反应的影响。

具体来说，这种固态反应发生在基体/氧化皮界面区域。在此过程中，金属阳离子在多组分相之间反向扩散，导致其组成发生变化。

“成分的演变使得底层的多组分相即使在较高的氧分压下也能保持稳定，从而提高了三相多组分陶瓷的热力学稳定性， ”熊解释道。

“此外，这种固态反应过程似乎与氧化物鳞片中的优先氧化行为具有协同作用，可以增强特定温度范围内的烧蚀性能。”

Zeng补充道：“目前的研究结果证明，多相设计可以使多组分陶瓷实现更好的烧蚀性能。所获得的结果也可以为多相多组分UHTC的未来发展提供初步基础。”