Compósito de matriz de cerâmica de ultra alta temperatura - Ultra high temperature ceramic matrix composite
Compósitos de matriz cerâmica de ultra-alta temperatura ( UHTCMC ) ou Compósitos de cerâmica de temperatura ultra-alta ( UHTCC ) são uma classe de compósitos de matriz de cerâmica refratária ( CMCs ), que aspira superar os limites associados aos CMCs usados atualmente (C / C e C / SiC) no campo aeroespacial como sistemas de proteção térmica (TPS) e bicos de foguete . Matriz de carbono reforçada com fibra de carbono ( C / C ) pode ser usada até 3000 ° C porque o carbono é o elemento com o ponto de fusão mais alto, entretanto C / C são materiais ablativos que dissipam energia consumindo-se. Compósitos de matriz de carboneto de silício reforçados com fibra de carbono ( C / SiC ) e compósitos de matriz de carboneto de silício reforçados com fibra de carboneto de silício ( SiC / SiC ) são considerados materiais reutilizáveis porque o carboneto de silício é um material duro com baixa erosão e forma uma camada de vidro de sílica durante a oxidação o que evita mais oxidação do material interno. Infelizmente acima de uma determinada temperatura (depende das condições ambientais da pressão parcial de oxigênio) inicia-se a oxidação ativa da matriz de carboneto de silício em monóxido de silício gasoso ( SiO (g) ), consequentemente a perda de proteção por oxidação posterior, o que leva o material a um descontrole e erosão rápida. Por esta razão, C / SiC e SiC / SiC são usados na faixa de temperatura entre 1200 ° - 1400 ° C.
Por outro lado, os CMCs são materiais leves com alta relação resistência / peso, mesmo em altas temperaturas, alta resistência ao choque térmico e tenacidade, mas sofrem erosão durante o serviço. Por outro lado, as cerâmicas em massa feitas de UHTCs (por exemplo , ZrB 2 , HfB 2 ou seus compostos) são materiais duros que apresentam baixa erosão mesmo acima de 2000 ° C, mas os UHTCs são pesados e sofrem de fratura catastrófica e baixa resistência ao choque térmico em comparação com os CMCs . A falha ocorre facilmente sob cargas mecânicas ou termo-mecânicas por causa de rachaduras iniciadas por pequenos defeitos ou arranhões. A possibilidade de obtenção de componentes reutilizáveis para o campo aeroespacial baseado em matriz UHTC em compósitos reforçados com fibras ainda está em investigação.
A Comissão Europeia financiou um projeto de pesquisa, C3HARME, no âmbito da chamada NMP-19-2015 de Programas-Quadro para Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico em 2016 (ainda em andamento) para o projeto, desenvolvimento, produção e teste de uma nova classe de cerâmica ultra-refratária compósitos de matriz reforçados com fibras de carboneto de silício e fibras de carbono adequados para aplicações em ambientes aeroespaciais severos como materiais de sistema de proteção térmica de ablação quase zero (TPS) (por exemplo, escudo térmico ) e para propulsão (por exemplo, bocal de foguete). A demanda por materiais avançados reutilizáveis com capacidade de temperatura acima de 2.000 ° C tem aumentado. Recentemente, compósitos à base de boreto de zircônio reforçados com fibra de carbono obtidos por infiltração de lama (SI) e sinterização foram investigados.
Avanços na pesquisa
A Comissão Europeia financiou um projeto de pesquisa, C3HARME, no âmbito da chamada NMP-19-2015 de Programas-Quadro para Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico em 2016 (ainda em andamento) para o projeto, desenvolvimento, produção e teste de uma nova classe de cerâmica ultra-refratária compósitos de matriz reforçados com fibras de carboneto de silício e fibras de carbono adequados para aplicações em ambientes aeroespaciais severos.