超高溫材料是指在應力、氧化等授嚴苛的環境，以及約在2000℃超高溫狀態下仍能照常使用的最耐熱的高級材料。
基本介紹
- 中文名：超高溫材料
- 外文名：Ultra high temperature materials
- 含義：指在應力、氧化等授嚴苛的環境，以及約在2000℃超高溫狀態下仍能照常使用的最耐熱的高級材料
超高溫材料的研究及套用
1.難熔金屬
難熔金屬(W、Mo、Ta、Nb、Zr等)及其合金具有熔點高、耐高溫和抗腐蝕強等突出優點，套用領域涉及固液火箭發動機、重返大氣層的太空飛行器和航天核動力系統等 。
2.陶瓷基複合材料
超高溫陶瓷材料，尤其是難溶金屬Zr、Hf和Ta的硼化物、碳化物，代表了在2000℃以上可用的候選材料，具有優異的物理性能，包括罕見的高熔點、高熱導率、高彈性模量，並能在高溫下保持很高的強度，同時還具有良好的抗熱震性和適中的熱膨脹率，是未來超高溫領域最有前途的材料。
(1)碳化物陶瓷基複合材料
碳化鉿(HfC)、碳化鋯(ZrC)和碳化鉭(TaC)的熔點比它們的氧化物高得多，不需要經歷任何固相相變，具有較好的抗熱震性，在高溫下仍具有高強度。這類碳化物陶瓷的斷裂韌性和抗氧化性非常低，為了克服陶瓷的脆性，通常採用纖維來增強增韌。2000年，美國宇航局對由不同公司生產的可能用於Hyper-X計畫的X-43A(7馬赫)鼻錐和前緣的l3種材料體系進行了電弧加熱器燒蝕測試。結果表明，RCI公司生產的炭纖維增強HfC基複合材料效果最好，它完成所有的10min10次循環，3次循環質量損失1．30% ，5次循環質量損失3．28% ，10次循環質量損失10．33% ；完成了1h的持續加熱，質量損失1．12%。
(2)硼化物陶瓷基複合材料
研究表明，ZrB2和HfB2基陶瓷複合材料的脆性和室溫強度可以通過合理選擇原材料的組分、純度和顆粒度來克服，它們的共價鍵很強的特性決定了它們很難燒結和緻密化。為了改善其燒結性，提高緻密度，可通過提高反應物的表面能、降低生成物的晶界能、提高材料的體擴散率、延遲材料的蒸發、加快物質的傳輸速率、促進顆粒的重排及提高傳質動力學來解決。
(3) C/C複合材料
C/C複合材料具有重量輕、比強度高、比剛度高、模量高、熱膨脹係數低、高溫下強度高、良好的燒蝕性能和較大溫度範圍的抗蠕變能力，以及良好的抗熱震性能等優點。
