華南理工大學(xué) 開發(fā)可耐3600℃抗氧化陶瓷材料
文章來源：新能源網(wǎng) 更新時(shí)間：2025-06-20 14:49:47
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本報(bào)訊（記者朱漢斌）近日，華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授莊磊、研究員褚衍輝團(tuán)隊(duì)通過高熵多組元成分設(shè)計(jì)，結(jié)合搭建的激光氧化測試平臺(tái)，成功開發(fā)可耐3600℃高溫的抗氧化高熵碳化物（Hf, Ta, Zr, W）C材料。褚衍輝表示，該新型超高溫陶瓷材料在航空航天、新能源等需耐受極端高溫的領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。相關(guān)成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》。
隨著超高聲速飛行器、往返式軌道飛行器等先進(jìn)裝備的不斷發(fā)展，迫切需要研發(fā)具有卓越耐高溫性能的先進(jìn)材料。在現(xiàn)有已知材料中，能在2000℃以上穩(wěn)定服役的材料屈指可數(shù)，僅部分難熔合金、碳基復(fù)合材料、超高溫陶瓷可滿足需求。 以上3類材料中，2000℃已逼近難熔合金的耐溫極限；碳基復(fù)合材料雖然具有更優(yōu)異的耐溫性，如C/C復(fù)合材料最高可耐3000℃，但碳材料在370℃有氧環(huán)境中便會(huì)發(fā)生氧化，導(dǎo)致力學(xué)性能顯著下降；超高溫陶瓷是一類熔點(diǎn)大于3000℃的先進(jìn)陶瓷材料，是目前最有希望在超高溫有氧環(huán)境中穩(wěn)定服役的材料，但由于其抗氧化溫度始終未能突破3000℃，嚴(yán)重制約了新一代先進(jìn)空天飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)的開發(fā)。 高熵碳化物陶瓷組分是影響其抗氧化性能的關(guān)鍵。為了提升材料相關(guān)性能，研究團(tuán)隊(duì)首先自主搭建了超高溫激光氧化測試平臺(tái)。隨后，以Hf、Ta、Zr元素為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了不同組分的高熵碳化物陶瓷，并測試了在2400℃至3000℃下的抗氧化性能。結(jié)果表明（Hf, Ta, Zr, W）C材料在全溫域下具有最低的氧化深度，其氧化動(dòng)力學(xué)在該溫度段內(nèi)均遵循拋物線規(guī)律，證明其具有優(yōu)異的寬溫域抗氧化性能。 莊磊表示，研究團(tuán)隊(duì)使用激光考核平臺(tái)進(jìn)一步測試了該材料在更高溫度下的氧化性能，驗(yàn)證了其可在最高3600℃下展現(xiàn)出色的抗氧化性能，顯著優(yōu)于已報(bào)道的其他超高溫材料。 相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202507254 《中國科學(xué)報(bào)》 (2025-06-19 第3版 綜合)
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