铪基碳化物在其潜在使用温度下的静态氧化行为却很少被研究
由于其极高的熔点和良好的机械性能，铪基碳化物是 2000 ℃ 以上热防护应用的理想候选材料。然而，作为成分设计和性能评估的关键指标，铪基碳化物在其潜在使用温度下的静态氧化行为却很少被研究。
中南大学和中国运载火箭技术研究院的研究人员在《先进粉末材料》杂志上发表的一项研究中，揭示了(Hf, Ti)C块体在2500 ℃下的静态氧化机理，以及Ti 取代对其氧化行为的影响。
该研究的主要作者 Shiyan Chen 解释说：“Ti 元素的添加可以使 HfC 氧化物层的微观结构更加复杂。通常，这种复合氧化物层具有更好的保护性能。”
2500 ℃氧化2000 s后，(Hf, Ti)C表面氧化层厚度较HfC单碳化物表面氧化层厚度减少了62.29 %。抗氧化性的显着提高归因于由各种结晶碳氧化物、HfO 2和碳组成的独特氧化层结构。
“分散在 HfO 2中的富钛碳氧化物 ((Ti, Hf)C x O y )形成了氧化物层的主要结构。 HfO 2 / (Ti, Hf)C x O y界面沿(111)晶面方向存在晶格畸变的共格边界，作为有效的氧扩散势垒。”
富Hf碳氧化物((Hf, Ti)C x O y )与(Ti, Hf)C x O y、HfO 2和沉淀碳一起构成致密的过渡层，确保氧化物层与基体之间良好的结合。此外，Ti含量影响碳在(Hf,Ti)C晶格中的扩散以及富Ti碳氧化物的分布，这将进一步决定氧化层的结构完整性。根据氧化动力学的结果，30%-40 at。 %Ti替代提供了抗氧化性的最佳增强。
据共同领导者兼通讯作者陈兆科教授介绍，这项研究代表了超高温陶瓷(UHTC)领域的一项新颖探索。 “我们的研究增强了对超高温氧化过程中结构演变的理解。这些发现为优化 UHTC 的成分以拓宽其在超高温下的应用提供了理论指导，”陈说。
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