高熵超高温陶瓷基复合材料研究获进展

新型高速飞行器快速发展，对材料的综合性能提出了更严苛的要求。近日，来自中科院上硅所等单位的研究人员首次系统研究了5 mW/m2热流下，Cf/(Ti0.2Zr0.2Hf0.2Nb0.2Ta0.2)C-SiC高熵陶瓷基复合材料的空气等离子烧蚀行为，提供了温度高达2430℃的准真实高超音速服役环境。

Cf/（Ti0.2Zr0.2Hf0.2Nb0.2Ta0.2）C-SiC复合材料具有优异的抗烧蚀性能，线性 衰退率 约 2.89 μm/s，质量衰退率约2.60 mg/s，可归因于样品表面形成的致密稳定的氧化物层。（Ti0.2Zr0.2Hf0.2Nb0.2Ta0.2）C在烧蚀中心氧化成高熵氧化物(TiZrHfNbTa)Ox，形成具有均匀分散的(TiZrHfNbTa)Ox微球的高黏性SiO2熔体。在烧蚀中心边缘，冷却过程中会发生沉淀，氧化物层变成板状（Hf0.5Zr0.5O2）'骨架，被（TiNbTaO7-y）＇纳米晶体和连续SiO2熔体包围。而（Ti0.2Zr0.2Hf0.2Nb0.2Ta0.2）C氧 化 生 成（Hf0.5Zr0.5O2）＇和（TiNbTaO7-y）＇在烧蚀过渡区和温度较低的外部区域占主导地位。烧蚀过程中形成的多相氧化物为超高温下的内部材料提供了稳定且高度自愈的保护层。相关研究成果以Ablation behavior and mechanisms of Cf/（Ti0.2Zr0.2Hf0.2Nb0.2Ta0.2）C-SiC high-entropy ceramic matrix composites为题发表在复合材料领域顶级期刊Composites Part B: Engineering上。