La progettazione multifase è un approccio promettente per ottenere una migliore resistenza all'ablazione dell'UHTC multicomponente, soddisfacendo potenzialmente le rigorose richieste di materiali di protezione termica (TPM) per il settore aerospaziale. Tuttavia, comprendere il meccanismo di ablazione della ceramica multifase e multicomponente è fondamentale.

In passato, si credeva generalmente che le fasi costituenti dell'UHTC multifase multicomponente non reagissero tra loro durante l'ablazione. Tuttavia, un team di ricercatori guidati da Xiang Xiong e Yi Zeng presso la Central South University in Cina ha segnalato un nuovo processo di reazione allo stato solido tra diverse fasi multicomponente durante l'ablazione.

Il lavoro è pubblicato sulla rivista Advanced Powder Materials .

La loro indagine si è concentrata su una ceramica multicomponente trifase costituita da fasi di carburo ricco di Hf, carburo ricco di Nb e siliciuro ricco di Zr. Ancora più importante, hanno scoperto che anche le prestazioni di ablazione erano influenzate da questa reazione allo stato solido.

Nello specifico, questa reazione allo stato solido si è verificata nella regione di interfaccia matrice/scala di ossido. Durante questo processo, i cationi metallici si sono controdiffusi tra le fasi multicomponente, determinando l'evoluzione della loro composizione.

"L'evoluzione della composizione ha consentito alle fasi multicomponente sottostanti di rimanere stabili anche sotto una pressione parziale di ossigeno più elevata, il che ha portato al miglioramento della stabilità termodinamica della ceramica multicomponente trifase", spiega Xiong.

"Inoltre, questo processo di reazione allo stato solido è apparso sinergico con il comportamento di ossidazione preferenziale tra le scaglie di ossido nel miglioramento delle prestazioni di ablazione entro uno specifico intervallo di temperature."

"I risultati attuali hanno dimostrato che la progettazione multifase consente alla ceramica multicomponente di ottenere prestazioni di ablazione ancora migliori. I risultati ottenuti potrebbero anche fornire una base preliminare per il futuro sviluppo di UHTC multifase multicomponente", aggiunge Zeng.