华南理工大学 开发可耐3600℃抗氧化陶瓷材料
文章来源：新能源网 更新时间：2025-06-20 14:49:47
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本报讯（记者朱汉斌）近日，华南理工大学材料科学与工程学院副教授庄磊、研究员褚衍辉团队通过高熵多组元成分设计，结合搭建的激光氧化测试平台，成功开发可耐3600℃高温的抗氧化高熵碳化物（Hf, Ta, Zr, W）C材料。褚衍辉表示，该新型超高温陶瓷材料在航空航天、新能源等需耐受极端高温的领域具有广阔的应用前景。相关成果发表于《先进材料》。
随着超高声速飞行器、往返式轨道飞行器等先进装备的不断发展，迫切需要研发具有卓越耐高温性能的先进材料。在现有已知材料中，能在2000℃以上稳定服役的材料屈指可数，仅部分难熔合金、碳基复合材料、超高温陶瓷可满足需求。 以上3类材料中，2000℃已逼近难熔合金的耐温极限；碳基复合材料虽然具有更优异的耐温性，如C/C复合材料最高可耐3000℃，但碳材料在370℃有氧环境中便会发生氧化，导致力学性能显著下降；超高温陶瓷是一类熔点大于3000℃的先进陶瓷材料，是目前最有希望在超高温有氧环境中稳定服役的材料，但由于其抗氧化温度始终未能突破3000℃，严重制约了新一代先进空天飞行器热防护系统的开发。 高熵碳化物陶瓷组分是影响其抗氧化性能的关键。为了提升材料相关性能，研究团队首先自主搭建了超高温激光氧化测试平台。随后，以Hf、Ta、Zr元素为基础，设计了不同组分的高熵碳化物陶瓷，并测试了在2400℃至3000℃下的抗氧化性能。结果表明（Hf, Ta, Zr, W）C材料在全温域下具有最低的氧化深度，其氧化动力学在该温度段内均遵循抛物线规律，证明其具有优异的宽温域抗氧化性能。 庄磊表示，研究团队使用激光考核平台进一步测试了该材料在更高温度下的氧化性能，验证了其可在最高3600℃下展现出色的抗氧化性能，显著优于已报道的其他超高温材料。 相关论文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202507254 《中国科学报》 (2025-06-19 第3版 综合)
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