碳化用于高超音速应用,机遇和挑战
Glenn R Peterson1, Ryan E Carr1, Ernesto E Marinero1
1School of Materials Engineering, Purdue University, West Lafayette, IN 47907, USA.
碳化 (ZrC) 对超高温应用,如高超音速车辆机翼前端,显示出前景. 增强ZrC 的功能
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 航空航天工程 航空航天工程
- 高温材料 高温材料
背景情况:
- 对于超高温环境,材料选择有限.
- 碳/碳 (C/C) 复合材料是标准的,但有其局限性.
- 碳化 (ZrC) 为高超音速应用提供了一个替代方案,特别是翅膀前端 (WLE).
研究的目的:
- 审查ZrC用于WLE应用的机械,热和化学性能.
- 为了评估ZrC与C/C复合材料之间的潜力.
- 确定ZrC的物业改进领域,用于航空航天.
主要方法:
- 对ZrC属性的现有文献的审查.
- 机械性能分析:屈曲强度,断裂性,弹性模量.
- 热性质的评估: CTE,导热率,化温度.
- 化学性质的评估:热力学稳定性,氧化动力学.
主要成果:
- ZrC具有超高的点 (3825 K),强大的机械性能和比C/C复合材料更好的导热性.
- ZrC显示了提高化学稳定性和抗氧化能力的潜力.
- 对于WLE应用,需要进一步改进ZrC的相对密度和氧化阻力,因为烧结辅助器可以对氧化阻力产生负面影响.
结论:
- 在高温航空航天应用中,ZrC具有显著的优势.
- C/C-ZrC复合材料是一个可行的工程解决方案,可以提高断裂性并降低重量.
- 未来的研究应该专注于改善ZrC的特性,而不会影响整体性能,解决石化测量方面的问题,并优化复合制剂.
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