SiC-HfC 코팅: 탄소-탄소 항공우주 구조물용 첨단 열 보호

SiC-HfC를 사용하는 이유?

두 가지 모두 탄화규소(SiC) 및 탄화하프늄(HfC) 은 뛰어난 산화 및 삭마 저항성을 가진 초고온 세라믹입니다. HfC는 융점이 3,950 °C를 초과하며 알려진 가장 내화성이 강한 재료 중 하나입니다. 반면에 SiC는 산화 시 자가 치유 실리카 층을 형성하여 뛰어난 화학적 안정성을 제공하고 열 차단막 역할을 합니다.

이 재료들을 다층 구조로 결합함으로써 엔지니어들은 SiC의 산화 저항성과 HfC의 초고온 내구성이라는 상호 보완적인 특성을 활용할 수 있습니다.

항공우주 응용 분야

해당 SiC-HfC 복합 코팅 은(는) ~에 성공적으로 적용되었습니다. CFC 기반 고속 항공기에, 가장 강렬한 공기역학적 가열을 겪는 전방 가장자리 표면을 포함하여.

주요 적용 분야는 다음과 같습니다:

• 기수 선단부: 재진입 또는 고마하 비행 중 온도가 2,000°C를 초과할 수 있는 곳.
• 수평 꼬리 날개: 열 안정성과 구조적 강성 모두를 요구하는.
• 조종면 및 플랩: 여러 비행 주기 동안 산화 및 침식 감소로 이점을 얻는.

최대 성능을 위한 다층 구조

코팅은 일반적으로 SiC와 HfC의 교차층으로 구성되며, 다음을 통해 증착됩니다. 화학 기상 증착(CVD) 또는 플라즈마 보조 기술.

• 이 SiC 층 은 산소 확산 방지층 역할을 합니다.
• 이 HfC 층 은 최대 열 부하에 견딥니다.
• 이 계면 설계 은 CFC와 코팅 사이에서 응력 구배를 줄여 열팽창 중 균열을 방지합니다.

최근 연구와 항공우주 시험 결과, 이러한 다층 코팅은 2,500°C 이상의 반복적인 가열 후에도 구조적 무결성을 유지하는 것으로 나타났습니다. 이는 재사용 가능한 열 보호 시스템(TPS)에 이상적인 후보가 됩니다.

항공우주 분야를 넘어서

항공우주 분야가 가장 눈에 띄는 적용 분야이긴 하지만, SiC-HfC 코팅은 다음 분야에서도 연구되고 있습니다. 차세대 로켓 엔진, 극초음속 풍동 부품, 그리고 고온 산업용 용광로, 산화 제어와 구조적 내구성 모두 중요한 분야입니다.