A reação no estado sólido entre cerâmicas multicomponentes multifásicas melhora o desempenho da ablação, segundo estudo
O processo de reação em estado sólido entre cerâmicas multicomponentes multifásicas durante a ablação e seu papel na melhoria do desempenho da ablação. Crédito:Ziming Ye, et al. A cerâmica multicomponente de ultra-alta temperatura (UHTC) tem atraído muita atenção em pesquisas devido às suas propriedades mecânicas superiores em alta temperatura, menor condutividade térmica e maior resistência à oxidação.
O design multifásico é uma abordagem promissora para alcançar maior resistência à ablação de UHTC multicomponentes, atendendo potencialmente às rigorosas demandas por materiais de proteção térmica (TPMs) para a indústria aeroespacial. No entanto, compreender o mecanismo de ablação da cerâmica multicomponente multifásica é fundamental.
No passado, acreditava-se geralmente que as fases constituintes do UHTC multifásico e multicomponente não reagiam entre si durante a ablação. No entanto, uma equipe de pesquisadores liderada por Xiang Xiong e Yi Zeng, da Universidade Centro-Sul, na China, relatou um novo processo de reação no estado sólido entre diferentes fases multicomponentes durante a ablação.
O trabalho está publicado na revista Advanced Powder Materials .
Sua investigação se concentrou em uma cerâmica multicomponente trifásica consistindo de fases de carboneto rico em Hf, carboneto rico em Nb e siliceto rico em Zr. Mais importante ainda, eles descobriram que o desempenho da ablação também foi afetado por esta reação no estado sólido.
Especificamente, esta reação no estado sólido ocorreu na região de interface matriz/escala de óxido. Durante este processo, os cátions metálicos se contradifundem entre as fases multicomponentes, resultando na evolução de sua composição.
“A evolução da composição permitiu que as fases multicomponentes subjacentes permanecessem estáveis mesmo sob uma pressão parcial de oxigênio mais alta, o que levou à melhoria da estabilidade termodinâmica da cerâmica multicomponente trifásica”, explica Xiong.
"Além disso, este processo de reação no estado sólido pareceu sinérgico com o comportamento de oxidação preferencial entre a escala de óxido na melhoria do desempenho de ablação dentro de uma faixa de temperatura específica."
"As presentes descobertas provaram que o design multifásico permite que a cerâmica multicomponente alcance um desempenho de ablação ainda melhor. Os resultados obtidos também podem fornecer uma base preliminar para o desenvolvimento futuro de UHTCs multicomponentes multifásicos", acrescenta Zeng.
