碳纤维增强高熵硼化物复合材料

临界裂纹尺寸提升至 4 倍

通过反应烧结在低温下实现高致密化，同时有效保护纤维增韧能力，显著提升损伤容限。

Feilong, Huang · 王海龙 · Fang, Cheng · Zhao, Jiayin · Kaize, Zheng · Song, Bo · 74539914 · 李明亮 · 卢红霞

Journal of the American Ceramic Society 2024

具体参数

相对密度

{'zh': '99.2', 'en': '99.2'} %

临界裂纹尺寸

{'zh': '110.4', 'en': '110.4'} µm

技术优势

致密化温度更低

利用高熵硅化物反应烧结，在 1800 °C 即可获得相对密度 99.2%，远低于传统热压或无压烧结所需的温度。

纤维损伤小

通过预先组装碳涂层有效抑制了反应过程中对碳纤维的侵蚀，保留了纤维的增韧作用。

损伤容限骤升

碳纤维引入后，临界裂纹尺寸从 27.7 μm 增大到 110.4 μm，意味着材料能容忍更大的缺陷而不发生灾难性断裂。

应用场景

• 超高温陶瓷基复合材料：用此纤维增韧高熵硼化物‑碳化硅复合块体制造耐超高温、高损伤容限的陶瓷基构件。
• 高超声速飞行器热防护：以其高致密度、耐超高温和大临界裂纹尺寸，用于飞行器前沿、鼻锥等热防护部位。
• 高温结构部件：以其近全致密和优异的损伤容限，替代传统脆性陶瓷，用于发动机热端部件等。