Investigating the Research Conducted on Improving the Properties of Oxidation Resistance and Erosion of ZrB۲/SiC Composites

سال انتشار: 1402
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 69

فایل این مقاله در 13 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JEFM-7-2_006

تاریخ نمایه سازی: 25 آذر 1402

چکیده مقاله:

One of the main challenges in advanced industries in the field of future technologies is the existence of materials that can maintain their integrity at temperatures above ۲۰۰۰ degrees Celsius. Ultra-high temperature ceramics (UHTCs) are among the attractive options for meeting this industrial need. Resistance to oxidation and linear and mass erosion is one of the most important and influential properties of these high-temperature ceramics. Hf and Zr diborides are the most important materials among high-temperature ceramics for these components, showing the best resistance to oxidation up to a temperature of ۱۵۰۰ degrees Celsius. Especially ZrB۲ has received more attention due to its low density and low cost. However, two important factors hinder its application: firstly, it contains a high amount of boron. Boron oxides quickly vaporize at temperatures above ۱۲۰۰ degrees Celsius, resulting in severe material loss due to hot gases. Secondly, due to its brittleness and low thermal shock resistance, it is prone to sudden fracture. In order to reduce the evaporation of boron oxides and improve the erosion resistance of ZrB۲, significant attention has been given to adding silicides (such as SiC, MoSi۲, etc.) and carbides (such as ZrC) to ZrB۲ to form multiphase ceramics. On the other hand, relatively little attention has been paid to the development of single-phase ceramics with multiple elements. Although ZrC is less prone to evaporation at high temperatures due to the absence of boron, it has lower oxidation resistance compared to diborides (such as ZrB۲) and is weaker. This makes it less suitable for anti-erosion applications. The mentioned factors indicate that high-temperature ceramics are limited in their application in environments with very high temperatures, and new single-phase ceramic materials with lower evaporation rates and better oxidation resistance need to be developed. This research focuses on recent studies on increasing the oxidation resistance of ZrB۲ composites in detail.

کلیدواژه ها:

نویسندگان

K Kolahgar Azari

Composite Engineering Institute, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran

A Alizadeh

Composite Engineering Institute, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran

A Sayadi Kelemi

Department of Materials Science and Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Bellosi A, Monteverde F, Fabbriche DD, Melandri C. Microstructure and ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۱۱۰۶/GRKW-RKM۴-۸CKE-QYET[۲] Hinze JW, Tripp WC, Graham HC. The High Temperature ...
  • https://dx.doi.org/۱۰.۱۱۴۹/۱.۲۱۳۴۴۳۶[۳] Eakins E, Jayaseelan DD, Lee WE. Toward oxidation-resistant ZrB ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۱۶۶۱-۰۱۰-۰۵۴۰-۸[۴] Gasch M, Ellerby D, Irby E, Beckman S, Gusman ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۲۳/B:JMSC.۰۰۰۰۰۴۱۶۸۹.۹۰۴۵۶.af[۵] Khanra AK, Pathak LC, Mishra SK, Godkhindi MM. Self-propagating-high-temperature ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۲۳/A:۱۰۲۵۳۳۶۲۳۰۸۸۵[۶] Chakraborty S, Debnath D, Mallick AR, Das PK. Mechanical ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۱۶۶۱-۰۱۴-۲۵۶۳-z[۷] Eakins E, Jayaseelan DD, Lee WE. Toward oxidation-resistant ZrB ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۱۶۶۱-۰۱۰-۰۵۴۰-۸[۸] Li W, Zhang X, Hong C, Han J, Han ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.msea.۲۰۰۸.۰۴.۰۱۰[۹] Liu Q, Han W, Zhang X, Wang S, Han ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.matlet.۲۰۰۹.۰۲.۰۵۴[۱۰] Gao R, Min G, Yu H, Zheng SQ, Lu ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.ceramint.۲۰۰۴.۰۲.۰۰۶[۱۱] Wuchina E, Opila E, Opeka M, Fahrenholtz B, Talmy ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۴۹/۲.f۰۴۰۷۴if[۱۲] Opila E, Levine S, Lorincz J. Oxidation of ZrB ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۲۳/B:JMSC.۰۰۰۰۰۴۱۶۹۳.۳۲۵۳۱.d۱[۱۳] Sciti D, Silvestroni L, Nygren M. Spark plasma sintering ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.jeurceramsoc.۲۰۲۰.۱۰.۰۰۱[۱۵] Sonber JK, Murthy TC, Subramanian C, Kumar S, Fotedar ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.ijrmhm.۲۰۰۹.۰۹.۰۰۵[۱۶] Golla BR, Mukhopadhyay A, Basu B, Thimmappa SK. Review ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.pmatsci.۲۰۲۰.۱۰۰۶۵۱[۱۷] Upadhya K, Yang JM, Hoffman WP. Materials for ultrahigh ...
  • Fahrenholtz, WG, Hilmas GE, Talmy IG, Zaykoski JA. Refractory diborides ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۱۱/j.۱۵۵۱-۲۹۱۶.۲۰۰۷.۰۱۵۸۳.x[۱۹] Berkowitz Mattuck JB. High temperature oxidation: III. Zirconium and ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۱۱۴۹/۱.۲۴۲۴۱۵۴[۲۰] Grohsmeyer RJ, Silvestroni L, Hilmas GE, Monteverde F, Fahrenholtz ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.jeurceramsoc.۲۰۱۹.۰۱.۰۲۲[۲۱] Hwang SS, Vasiliev AL, Padture NP. Improved processing and ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.msea.۲۰۰۷.۰۳.۰۰۲[۲۲] Karlsdottir SN, Halloran JW. Formation of oxide scales on ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۱۱/j.۱۵۵۱-۲۹۱۶.۲۰۰۸.۰۲۶۳۹.x[۲۳] Li J, Lenosky TJ, Först CJ, Yip S. Thermochemical ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۱۱/j.۱۵۵۱-۲۹۱۶.۲۰۰۸.۰۲۳۱۹.x[۲۴] Medri V, Monteverde F, Balbo A, Bellosi A. Comparison ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۲/adem.۲۰۰۴۰۰۱۸۴[۲۵] Monteverde F. The addition of SiC particles into a ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.matchemphys.۲۰۰۸.۰۷.۰۹۱[۲۶] Monteverde F, Bellosi A. Oxidation of ZrB۲-based ceramics in ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۱۱۴۹/۱.۱۶۱۸۲۲۶[۲۷] Monteverde F, Bellosi A. Beneficial effects of AlN as ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۲/adem.۲۰۰۳۰۰۳۴۹[۲۸] Monteverde F, Saraga F, Reimer T, Sciti D. Thermally ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.jeurceramsoc.۲۰۲۱.۰۸.۰۱۲[۲۹] Nayebi B, Parvin N, Mohandesi JA, Asl MS. Densification ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.ceramint.۲۰۲۰.۰۲.۱۵۶[۳۰] Nisar A, Bajpai S, Khan MM, Balani K. Wear ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.ceramint.۲۰۲۰.۰۵.۲۷۶[۳۱] Peng F, Speyer RF. Oxidation resistance of fully dense ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۱۱/j.۱۵۵۱-۲۹۱۶.۲۰۰۸.۰۲۳۶۸.x[۳۲] Qiang Q, Xinghong Z, Songhe M, Wenbo H, Changqing ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.msea.۲۰۰۸.۰۱.۰۵۳[۳۳] Rangaraj L, Divakar C, Jayaram V. Fabrication and mechanisms ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.jeurceramsoc.۲۰۰۹.۰۸.۰۰۳[۳۴] Sciti D, Brach M, Bellosi A. Oxidation behavior of ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۵۵۷/JMR.۲۰۰۵.۰۱۱۱[۳۵] Sciti D, Monteverde F, Guicciardi S, Pezzotti G, Bellosi ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.msea.۲۰۰۶.۰۶.۱۱۲[۳۶] Silvestroni L, Melandri C, Venkatachalam V, Binner J, Sciti ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.matdes.۲۰۱۹.۱۰۸۰۷۸[۳۷] Wu WW, Zhang GJ, Kan YM, Wang PL. Reactive ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۱۱/j.۱۵۵۱-۲۹۱۶.۲۰۰۸.۰۲۵۰۷.x[۳۸] Zhang X, Hu P, Han J, Meng S. Ablation ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.compscitech.۲۰۰۸.۰۲.۰۰۹[۳۹] Zhang X, Li X, Han J, Han W, Hong ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.jallcom.۲۰۰۷.۱۰.۱۳۷[۴۰] Zhang X, Qu Q, Han J, Han W, Hong ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.scriptamat.۲۰۰۸.۰۶.۰۰۴[۴۱] Zhang X, Wang Z, Sun X, Han W, Hong ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.matlet.۲۰۰۸.۰۷.۰۲۷[۴۲] Zimmermann JW, Hilmas GE, Fahrenholtz WG. Thermal shock resistance ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.matchemphys.۲۰۰۸.۰۵.۰۴۸[۴۳] Zimmermann JW, Hilmas GE, Fahrenholtz WG, Dinwiddie RB, Porter ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۱۱/j.۱۵۵۱-۲۹۱۶.۲۰۰۸.۰۲۲۶۸.x[۴۴] Kim S, Chae JM, Lee SM, Oh YS, Kim ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۴۱۹۱/kcers.۲۰۱۳.۵۰.۶.۴۱۰[۴۵] Rezaie A, Fahrenholtz WG, Hilmas GE. Evolution of structure ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.jeurceramsoc.۲۰۰۶.۱۰.۰۱۲[۴۶] Peng F, Berta Y, Speyer RF. Effect of SiC, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۵۵۷/jmr.۲۰۰۹.۰۲۱۶[۴۷] Monteverde F. Progress in the fabrication of ultra-high-temperature ceramics:“in ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.compscitech.۲۰۰۵.۰۴.۰۰۳[۴۸] Uhlmann DR, Kreidl NJ. Glass-science and technology. Glass-science and ...
  • Wang J, Zhang L, Zeng Q, Vignoles GL, Guette A. ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۱۱/j.۱۵۵۱-۲۹۱۶.۲۰۰۸.۰۲۳۵۳.x[۵۰] Balat MJ. Determination of the active-to-passive transition in the ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/۰۹۵۵-۲۲۱۹(۹۵)۰۰۱۰۴-۲[۵۱] Opeka MM, Talmy IG, Zaykoski JA. Oxidation-based materials selection ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۲۳/B:JMSC.۰۰۰۰۰۴۱۶۸۶.۲۱۷۸۸.۷۷[۵۲] Mcclaine L. Technical Report ASD-TDR-۶۲-۲۰۴. Part II, AFML, WPAFB, ...
  • Monteverde F, Bellosi A. The resistance to oxidation of an ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۱۵۵۷/JMR.۲۰۰۱.۰۰۴۳[۵۵] Zhang XH, Hu P, Han JC, Xu L, Meng ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.scriptamat.۲۰۰۷.۰۷.۰۳۶[۵۶] Tokita M. Progress of Spark Plasma Sintering (SPS) Method, ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۳۳۹۰/ceramics۴۰۲۰۰۱۴[۵۷] Yadhukulakrishnan GB, Karumuri S. Spark plasma sintering of graphene ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.ceramint.۲۰۱۳.۰۱.۱۰۱[۵۸] Sciti D, Silvestroni L, Bellosi A. Fabrication and properties ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۱۵۵۷/jmr.۲۰۰۶.۰۱۸۰[۵۹] Baihe D, Cheng Y, Xun L. Using PyC modified ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۴۰۱۴۵-۰۲۱-۰۴۹۵-۹[۶۰] Bronson A, Chessa J. An evaluation of vaporizing rates ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۱۱۱۱/j.۱۵۵۱-۲۹۱۶.۲۰۰۸.۰۲۲۸۶.x[۶۱] Chamberlain AL, Fahrenholtz WG, Hilmas GE. Pressureless sintering of ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۱۱/j.۱۵۵۱-۲۹۱۶.۲۰۰۵.۰۰۷۳۹.x[۶۲] Fahrenholtz WG, E. Hilmas G, Zhang S, Zhu S. ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۱۱۱۱/j.۱۵۵۱-۲۹۱۶.۲۰۰۷.۰۲۱۶۹.x[۶۳] Monteverde F, Ultra-high temperature HfB۲–SiC ceramics consolidated by hot-pressing ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.jallcom.۲۰۰۶.۰۱.۱۰۷[۶۴] Sonber J, Suri A. Synthesis and consolidation of zirconium ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۱۱۷۹/۱۷۴۳۶۷۶۱۱۱Y.۰۰۰۰۰۰۰۰۰۸[۶۵] Khanra A, Godkhindi M. Effect of Ni additives on ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۱۰۱۶/S۰۹۵۵-۲۲۱۹(۰۱)۰۰۲۸۴-۹[۶۷] Monteverde F, Guicciardi S, Bellosi A. Advances in microstructure ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۱۰۱۶/S۰۹۲۱-۵۰۹۳(۰۲)۰۰۵۲۰-۸[۶۸] Eatemadi R, Balak Z. Investigating the effect of SPS‎ ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.ceramint.۲۰۱۸.۱۱.۱۶۹[۶۹] Mohammadpour B, Ahmadi Z, Shokouhimehr M, Shahedi Asl M. ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.ceramint.۲۰۱۸.۱۱.۰۹۸[۷۰] Balak Z, Shahedi Asl M, Azizieh M, Kafashan H, ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.ceramint.۲۰۱۶.۱۱.۰۰۵[۷۱] Zhao Y, Wang LJ, Zhang P, Jiang W, Chen ...
  • http://dx.doi.org/۱۰.۱۱۱۱/j.۱۵۵۱-۲۹۱۶.۲۰۰۷.۰۲۰۵۰.x[۷۲] Silvestroni L, Sciti D, Kling J, Lauterbach S, Kleebe ...
  • نمایش کامل مراجع