Language
Country/Area
No result found
Bạn có biết làm thế nào vật liệu composite SiC–SiC duy trì độ bền và độ ổn định ở nhiệt độ cao không? Hãy khám phá độ ổn định nhiệt của nó!
Với nhu cầu ngày càng tăng về các ứng dụng nhiệt độ cao, vật liệu composite SiC–SiC, với tư cách là vật liệu composite ma trận gốm, ngày càng nhận được nhiều sự quan tâm. Vật liệu này thường được sử dụng trong các ứng dụng như tua bin khí và được coi là vật liệu thay thế cho hợp kim kim loại truyền thống. Vật liệu tổng hợp SiC–SiC bao gồm các sợi gốm hoặc các hạt được nhúng trong ma trận gốm. Vật liệu composite dựa trên SiC (silicon cacbua) thể hiện độ ổn định nhiệt, cơ học và hóa học tuyệt vời và có tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao.
Quy trình
Có ba phương pháp chính khác nhau để sản xuất vật liệu tổng hợp SiC–SiC, mỗi phương pháp có các biến thể khác nhau tùy thuộc vào cấu trúc và tính chất cần thiết:
Xâm nhập hơi hóa học (CVI): Phương pháp này sử dụng tiền chất SiC ở pha khí để phát triển sợi SiC ở dạng phôi, sau đó được thấm thêm khí để đạt được mật độ và tạo thành pha ma trận.
Thấm và luyện cốc polyme (PIP): Phương pháp này tạo ra ma trận SiC bằng cách sử dụng polyme tiền gốm để thấm vào phôi sợi. Bởi vì sự co ngót có thể xảy ra trong quá trình chuyển đổi polyme thành gốm, điều này thường dẫn đến độ xốp còn lại 10–20%.
Thấm nóng chảy (MI): Phương pháp này bao gồm việc sử dụng bùn hạt SiC phân tán để thấm vào phôi sợi hoặc trước tiên phủ carbon lên sợi SiC bằng CVI và sau đó phản ứng với Si lỏng để tạo thành SiC. Mặc dù độ xốp còn lại thường thấp hơn với phương pháp này (khoảng 5%), không thể bỏ qua các cân nhắc về phản ứng hóa học và độ nhớt nóng chảy.
Thuộc tính
Tính chất cơ học
Các tính chất cơ học của vật liệu tổng hợp SiC–SiC khác nhau tùy thuộc vào sợi, nền và các pha mà chúng được tạo thành. Ví dụ, kích thước, thành phần và cách sắp xếp của các sợi ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất của vật liệu composite này. Vật liệu nói chung thể hiện đặc tính không giòn mặc dù hoàn toàn bằng gốm, điều này chủ yếu là do sự tương tác giữa các vết nứt vi mô nền và sự tách liên kết giữa ma trận sợi.
Tính chất nhiệt
Vật liệu tổng hợp SiC–SiC có độ dẫn nhiệt tương đối cao và có thể hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao. Độ dẫn nhiệt bị ảnh hưởng bởi độ xốp còn lại và tính chất hóa học của vật liệu, và các vật liệu tổng hợp SiC–SiC được xử lý tốt thường có thể đạt được độ dẫn nhiệt khoảng 30 W/mK ở 1000°C (1830°F).
Tính chất hóa học
Vì vật liệu tổng hợp SiC–SiC chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao nên khả năng chống oxy hóa của chúng rất quan trọng. Với nhiệt độ khác nhau, cơ chế oxy hóa cũng thay đổi. Ở phạm vi trên 1000°C, quá trình oxy hóa tạo ra lớp oxit bảo vệ giúp cải thiện tính chất của vật liệu.
Ứng dụng
Hàng không vũ trụ
Vật liệu tổng hợp ma trận gốm SiC được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, đặc biệt là trong các bộ phận động cơ tua-bin và hệ thống bảo vệ nhiệt. SiC/SiC CMC tỏa sáng trong các ứng dụng hàng không vũ trụ nhờ khả năng chịu nhiệt độ cao tuyệt vời, mật độ thấp và khả năng chống oxy hóa và ăn mòn.
Những thách thức mà việc phát triển và triển khai SiC/SiC CMC trong tương lai chủ yếu là do thiếu hiểu biết đầy đủ về các đặc tính của vật liệu gốm và cơ chế lão hóa của chúng. Trong bối cảnh này, các yếu tố như khuyết tật thoát ra, tạp chất, độ xốp và độ bền bề mặt sẽ ảnh hưởng đến trạng thái rão và hư hỏng của sợi SiC.
Vậy, trong bối cảnh khoa học và công nghệ không ngừng phát triển, vật liệu composite SiC–SiC sẽ tiếp tục cải thiện hiệu suất trong các ứng dụng nhiệt độ cao trong tương lai và vượt qua những thách thức hiện tại như thế nào?
