Materiales compuestos C/SiC para aplicaciones estructurales de alta temperatura. Parte I: estabilidad termodinámica y química

Abstract

[ES] El desarrollo de la industria aeroespacial se orienta actualmente hacia la tecnología hipersónica, el incremento en el rendimiento de las reacciones de combustión y la reducción de la emisión de contaminantes. Estos objetivos sólo pueden alcanzarse aumentando la temperatura de combustión, para lo cual es necesario desarrollar nuevos materiales que conserven sus propiedades mecánicas hasta temperaturas muy elevadas. Entre ellos se encuentran los materiales compuestos de matriz de SiC reforzada con fibra continua de carbono (C/SiC), cuyas propiedades más importantes son una elevada resistencia a flexión y al choque térmico desde temperatura ambiente hasta 1600ºCy su reducido peso específico. Sin embargo, el principal problema que acompaña a los materiales compuestos C/SiC es la elevada velocidad de oxidación de la fibra de carbono a partir de 450ºC. En la primera parte del trabajo se realiza una revisión de las características más relevantes del carbono y SiC, y de su comportamiento frente a la oxidación, tanto por separado como formando parte de materiales compuestos de matriz de SiC y fibra de C.

[EN] The development of aero-engine and aircraft industry is aimed to hypersonic technology, efficiency enhancements and pollutant emission reductions. This objective can only be reached by increasing the operating temperatures, utilising new materials which mechanical properties are retained up to high temperatures. SiC matrix composites reinforced with carbon fibres (C/SiC) are good examples with very good bending and thermal shock resistance at temperatures up to 1600ºC as well as low density. However, the fact which currently inhibits the application of these materials is the high oxidation rate of carbon fibres at temperatures above 450ºC. In the first part of the paper, a review of the most important properties and oxidation mechanisms of C and SiC has been carried out. The influence of each material disposition, individually and as composite, has been analysed.