中國粉體網(wǎng)訊  由于飛行器常處于超高溫、大熱流、強侵蝕、高負載的苛刻工作環(huán)境中，熱防護部件對于飛行器的保護必不可少。用于制造熱防護部件的超高溫材料具有高強度、耐高溫、抗氧化、抗熱沖擊等優(yōu)異性能。研究表明，超高溫陶瓷基復(fù)合材料的密度遠小于難熔金屬，承受溫度更高，高溫有氧環(huán)境中的抗氧化燒蝕性能也比 C-C、C-SiC 復(fù)合材料優(yōu)異，所以超高溫陶瓷基復(fù)合材料被認為是制造航天器熱防護部件最具前景的材料。

近年來，高熵材料（High-entropy materials）因具有特殊的性質(zhì)而備受關(guān)注。這類材料通常是由多個組元以等比例或近等比例的方式相互固溶而形成，具有不同于傳統(tǒng)材料的結(jié)構(gòu)特征和性能特點，有望在航空航天、新能源電子器件、核能應(yīng)用等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。很明顯，高熵陶瓷的研發(fā)成功是近年來無機非金屬材料制備的一個突破。由于高熵效應(yīng)的存在，高熵超高溫陶瓷具有較多新奇的性能，使其成為超高溫陶瓷領(lǐng)域的研究熱點和重要發(fā)展方向。

近日，中國工程院院士、中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員董紹明帶領(lǐng)的科研團隊，將高熵超高溫陶瓷與陶瓷基復(fù)合材料概念相結(jié)合，首次制備并報道了Cf/(Ti_0.2Zr_0.2Hf_0.2Nb_0.2Ta_0.2)C-SiC高熵超高溫陶瓷基復(fù)合材料。

燒蝕表面片狀(Hf_0.5Zr_0.5O₂)’和 (TiNbTaO_7-y)’ 納米晶形成的“三明治”結(jié)構(gòu)：微觀形貌（a、d）、晶體結(jié)構(gòu)解析（b、e）及元素組成分析（c、f）

該材料綜合性能優(yōu)異，抗彎強度~322 MPa，斷裂韌性~8.24 MPa•m^1/2；在5MW/m²熱流密度（溫度~2430°C）條件經(jīng)空氣等離子燒蝕考核300s，材料線燒蝕率僅為~2.89μm/s，表現(xiàn)出優(yōu)異的抗燒蝕性能。分析表明：燒蝕表面形成的多相氧化物保護層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且在寬溫域具有自愈合性，從而在燒蝕過程中對內(nèi)部材料提供有效保護。該研究為耐極端高溫陶瓷基復(fù)合材料及熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計制備提供了全新的思路和解決方案。

信息來源：上海硅酸鹽研究所

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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