碳纤维增韧高熵二硼化物复合陶瓷

断裂韧性翻倍

首次将短切碳纤维引入高熵二硼化物，裂纹扩展路径大幅延长，同时保持高温抗氧化能力

Feilong, Huang · Hailong, Wang · Fang, Cheng · 李明亮 · 邵刚 · 朱锦鹏 · 周延春

Journal of Advanced Ceramics 2024

具体参数

损伤容限

{'zh': '0.29', 'en': '0.29'} m½

断裂韧性

{'zh': '6.15', 'en': '6.15'} MPa·m½

抗弯强度

{'zh': '411', 'en': '411'} MPa

相对密度

{'zh': '97.9', 'en': '97.9'} %

抗氧化温度范围

{'zh': '1100-1500', 'en': '1100-1500'} °C

技术优势

韧性翻倍

碳纤维涂层引导裂纹偏转，损伤容限 Dt 从 0.10 m½ 提升至 0.29 m½。

不怕氧化

1100–1500 °C 空气中生成( Zr )HfTiO4 和 (Zr)Hf6Ta2O17 多元氧化物保护层。

致密可靠

相对密度达到 97.9%，保证了力学性能的稳定性。

应用场景

• 超高温陶瓷：本征脆性被碳纤维克服，超高温陶瓷从“耐温但易碎”走向“耐温又抗损伤”。
• 热防护材料：1100–1500 °C 自生保护氧化层，无需额外涂层即可用于热防护。
• 高超声速飞行器前缘：韧性提高一倍以上，能承受高超声速飞行器前缘的剧烈热/力冲击。
• 火箭喷管：裂纹偏转机制降低灾难性断裂风险，火箭喷管可靠性大幅提升。