PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Composites Part B Engineering· 2026Q1

HfC-ZrC-TaC modifiye edilmiş C/C kompozitlerinde Ta'nın düzenlediği aşınma direncinin çok ölçekli mekanizması

Multiscale mechanism of Ta regulated ablation resistance in HfC-ZrC-TaC modified C/C composites

Yupeng Chang, Qinchuan He, Yiqun Wang, Congmin Fan ve diğerleri

Kısa özet

HfC-ZrC-TaC modifiye edilmiş C/C kompozitlerine tantalyum (Ta) eklenmesi, koruyucu bir Hf-Zr-Ta-O oksit tabakasının oluşumuyla aşınma direncini artırır; optimum performans, 4.18 MW/m² ısı akısı altında 135 saniye boyunca en düşük doğrusal (1.65 μm/s) ve kütlesel (1.32 mg/s) aşınma oranlarını sergileyen belirli bir Ta içeriğinde (T2 numunesi) elde edilir.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • HfC-ZrC-TaC modifiye edilmiş C/C kompozitlerinde optimum Ta içeriği en iyi aşınma direncini sağlar.
  • Koruyucu oksit tabakası, Ta-katkılı (Hf, Zr)O₂ ve erimiş Ta içeren fazlardan oluşur.
  • Katı iskelet ve erimiş faz içeren kompakt bir oksit tabakası, oksijen nüfuzunu etkili bir şekilde engeller ve sıyrılmaya karşı direnç gösterir.
  • Aşırı Ta, kolayca uzaklaştırılan düşük erime noktalı bir faza yol açarken, yetersiz Ta kusurları kapatmakta başarısız olur.
  • Birinci prensipler hesaplamaları, Ta katkılamasının oksit iskeletindeki oksijen göçü enerji bariyerlerini artırdığını göstermektedir.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

To improve oxyacetylene flame ablation resistance, HfC-ZrC-TaC ceramic-modified C/C composites with varying Ta contents were prepared by precursor infiltration and pyrolysis. The effects of Ta content on phase composition, oxide-layer evolution, oxygen penetration, and ablation behavior were investigated by multiscale structural characterizations and first-principles calculations. Increasing Ta content promotes the formation of (Hf x Zr x Ta 1-2x )C solid solutions and induces lattice contraction. During ablation, the ceramic phases form Hf-Zr-Ta-O composite oxide layers, mainly composed of Ta-doped (Hf, Zr)O 2 and (Hf, Zr) 6 Ta 2 O 17 , while crystalline Ta 2 O 5 becomes evident in the high-Ta samples. Ablation resistance first increases and then decreases with rising Ta content. Under a heat flux of 4.18 MW/m 2 for 135 s, T2 exhibits the lowest linear and mass ablation rates of 1.65 μm/s and 1.32 mg/s, respectively. This improvement is attributed to a compact oxide layer composed of a continuous Ta-doped (Hf, Zr)O 2 solid skeleton and a suitable amount of molten Ta-containing intermediate oxide phase. The solid skeleton resists gas-flow scouring, while the molten phase fills pores and microcracks, thereby suppressing oxygen penetration. Insufficient Ta fails to seal defects, whereas excessive Ta promotes the formation of a Ta 2 O 5 -rich low-melting phase that is easily removed during ablation. First-principles calculations indicate that, within the optimal Ta content range, increasing Ta content raises the O migration energy barrier in the Ta-doped (Hf, Zr)O 2 skeleton, thereby enhancing the oxide layer's resistance to inward oxygen diffusion. This work offers a compositional strategy for designing ultra-high-temperature thermal protection C/C composites for extreme environments.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Composites Part B Engineering, 2026 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: Seramik ve Kompozitler

Ceramics and CompositesMaterials Science