par KeAi Communications Co.
Les composants chauds des avions hautes performances à grande vitesse doivent répondre à des exigences de performance telles qu’une longue durée de vie, une large plage de températures de résistance à l’oxydation et à l’ablation. Cela impose des exigences plus élevées en matière de performances de service à haute température du système de protection thermique (TPS).
Avec une faible densité, une faible dilatation et d’excellentes propriétés mécaniques à haute température, les composites carbone-carbone (C/C) devraient être le meilleur choix pour la nouvelle génération de TPS. Cependant, la sensibilité à l’oxydation des composites C/C limite considérablement leur durée de vie dans un environnement d’ablation à haute température. Il est efficace que la technologie de revêtement améliore la résistance à l’ablation des composites C/C. Les revêtements en carbure à haute entropie avec des points de fusion élevés et une excellente résistance à l’ablation sont devenus le centre d’intérêt des chercheurs.
Traditionnellement, la conception des revêtements en carbure commence généralement par la manipulation directe des éléments en carbure, les constituants en carbure étant censés générer passivement des composants d’oxyde. Cette méthodologie de conception directe néglige d’intégrer une stratégie de composition directe pour la couche d’oxyde, qui joue un rôle crucial dans les performances à haute température des revêtements céramiques en carbure.
Une couche d’oxyde de surface stable est la clé pour assurer l’ablation à long terme des céramiques à haute entropie, car elle agit comme une barrière entre l’oxygène et les céramiques à haute entropie non oxydées. Négliger la conception de la composition de la couche d’oxyde limitera la durée de vie à haute température des carbures à haute entropie.
Dans une étude publié dans Matériaux en poudre avancésune équipe de chercheurs de l’Université polytechnique Northwestern de Xi’an, en Chine, propose le concept de conception inverse pour briser une telle limitation sur les carbures à haute entropie.
« Tout d’abord, la composition de la calamine d’oxyde à haute entropie avec une excellente stabilité thermique est conçue. Ensuite, les carbures à haute entropie sont conçus de manière inverse, permettant à la calamine d’oxyde à haute entropie conçue de se former in situ sur leur surface pendant les processus d’ablation, améliorant ainsi leur résistance à l’ablation », a déclaré Jia Sun, auteur principal et correspondant de l’étude.
Les chercheurs ont conçu des revêtements (Hf0,36Zr0,24Ti0,1Sc0,1Y0,1La0,1)C1-δ (HEC) en utilisant la méthode théorique inverse et validée par des expériences de résistance à l’ablation. La vitesse d’ablation linéaire des revêtements HEC a été mesurée à -1,45 μm/s, ce qui ne représente que 4,78 % de celle des revêtements HfC vierges après ablation à l’oxyacétylène à 4,18 MW/m2, démontrant une excellente résistance à l’ablation. Les revêtements HEC présentent également une ténacité plus élevée, avec un rapport de Pugh de 1,55 par rapport à HfC de 1,30.
« Lors de l’ablation, une couche dense d’oxyde (Hf0,36Zr0,24Ti0,1Sc0,1Y0,1La0,1)O2-δ se forme in situ sur la surface, contribuant de manière significative à l’amélioration des performances anti-ablation en raison de sa grande adaptabilité de phase et structurelle, avec un changement de constante de réseau ne dépassant pas 0,19 % à 2 000-2 300 °C », ajoute Sun.
Plus d’information:
Lingxiang Guo et al, Conception théorique et vérification expérimentale d’un revêtement résistant ablatif en carbure à haute entropie, Matériaux en poudre avancés (2024). DOI: 10.1016/j.apmate.2024.100213
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