Modelado Constitutivo Predictivo de la Degradación Inducida por Oxidación en Compuestos Tejidos 2.5D C/SiC

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Ingeniería Mecánica
• Materiales Compuestos

Sus antecedentes:

• La oxidación provoca degradación y pérdida de capacidad de carga en los compuestos de matriz cerámica (CMC) durante el servicio a alta temperatura.
• Esta degradación compromete la integridad estructural y la seguridad operativa de los componentes fabricados con CMC.
• La comprensión de los mecanismos de oxidación es crucial para la evaluación fiable del rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Elucidar el mecanismo de los efectos de la oxidación en los haces de fibras C/SiC tejidas 2.5D.
• Desarrollar un modelo predictivo para las propiedades mecánicas de los CMC en condiciones oxidantes.
• Proporcionar una base física para el diseño fiable y la evaluación de la vida útil de los componentes C/SiC.

Principales métodos:

• Se predijeron los coeficientes de difusión de oxígeno utilizando la teoría de la difusión de gases y la cinética de oxidación.
• Se construyeron modelos constitutivos a mesoescala y microescala que incorporan el daño por oxidación, los defectos de las fibras y el deslizamiento interfacial.
• Se desarrolló un modelo de elemento de volumen representativo (RVE) utilizando la reconstrucción por tomografía computarizada de rayos X.
• Se propuso y validó un modelo constitutivo de oxidación mediante pruebas de oxidación a alta temperatura (700-1100 °C).

Principales resultados:

• El modelo desarrollado caracteriza eficazmente la degradación de la resistencia y la reducción de la rigidez debidas a la oxidación.
• Se logró una predicción precisa de las propiedades mecánicas de los CMC en condiciones oxidantes.
• El modelo demostró aplicabilidad a ciclos de carga-descarga.

Conclusiones:

• El estudio proporciona un modelo constitutivo de oxidación validado para compuestos C/SiC tejidos 2.5D.
• Este modelo permite la predicción de la degradación de las propiedades mecánicas en entornos oxidantes.
• Los hallazgos respaldan el diseño fiable y la evaluación de la vida útil de los componentes C/SiC en aplicaciones de alta temperatura.