双界面纤维聚集ZrB₂陶瓷

烧蚀不减反增

双界面结构赋予ZrB₂陶瓷在等离子体火焰下近乎零损伤的抗烧蚀行为，克服了传统纤维聚集陶瓷的灾难性失效。

Duan, Xianghan · 魏春城 · 李双 · 孟凡涛 · 王朋 · Dehui, Chen · Qingyun, Han · Zeen, Yu

Ceramics International 2024

具体参数

质量烧蚀率

{'zh': '-0.263', 'en': '-0.263'} mg s⁻¹

线烧蚀率

{'zh': '-0.171', 'en': '-0.171'} μm s⁻¹

技术优势

烧蚀不损反增

双界面结构促进形成连续致密的SiO₂–ZrO₂屏障，有效抑制氧化并捕获气态产物，实现负烧蚀行为。

不惧热冲击

双界面纤维聚集结构提供了快速热传导通道，及时分散局部热积累，避免因热应力集中导致的灾难性失效。

长时间完整

120秒高焓等离子体火焰烧蚀后，样品仍保持宏观结构完整，未出现开裂或剥落。

应用场景

• 高超声速飞行器热防护：以负烧蚀特性取代传统烧蚀型隔热瓦，大幅延长热防护系统寿命。
• 再入大气层鼻锥：提供抗氧化的连续致密氧化物层，避免鼻锥因烧蚀变形导致气动性能恶化。
• 火箭喷管喉衬：在长时间高焓燃气冲刷下仍能保持结构完整，代替传统石墨或钨渗铜。
• 超高温陶瓷基复合材料：可作为耐烧蚀纤维预制体或增强相，赋予复合材料非烧蚀行为。
• 空间极端热环境材料：在极端热流下不剥落、不失效，满足深空探测长时间热暴露需求。