Materiales compuestos C/SiC para aplicaciones estructurales de alta temperatura. Parte II: Sistemas de protección contra la oxidación

Abstract

[ES] La utilizaci n de los materiales compuestos C/SiC en aplicaciones estructurales a alta temperatura est limitada por la elevada velocidad de oxidaci n de la fibra de carbono a temperaturas superiores de 450¼C. En esta segunda parte del trabajo se realiza una revisi n de las posibilidades de protecci n contra la oxidaci n de estos materiales, incluyendo inhibidores, modificaci n superficial del material compuesto, recubrimientos e infiltraci n previa del sustrato. La eficacia de los inhibidores de la reacci n de oxidaci n est restringida a temperaturas de hasta 850¼C, mientras que la modificaci n superficial del material compuesto da lugar a capas delgadas y poco resistentes a los ciclos t rmicos. En cambio, los recubrimientos son el m todo m s empleado porque permiten combinar composiciones y espesores de capa muy variados. La estructura multicapa es especialmente interesante en el caso de aplicaciones con intervalos de temperatura de trabajo amplios y cuando el material va a estar sometido a choques t rmicos. La infiltraci n de la porosidad del sustrato s lo mejora ligeramente la resistencia a la oxidaci n del material compuesto C/SiC al reducir los caminos de acceso del ox geno a las fibras de carbono. Sin embargo, la infiltraci n complementa en gran medida las propiedades antioxidantes de los recubrimientos en el intervalo de bajas temperaturas, ya que stos suelen presentar fisuras abiertas por diferencias de dilataci n t rmica con el sustrato.

[EN] The fact which currently excludes the use of C/SiC composites in high temperature structural applications is the high oxidation rate of carbon fibres at temperatures higher than 450¼C. In this second part of the paper, a review of the different oxidation protection systems, including inhibitors, surface modification of composites, coatings and previous infiltration of the substrates, has been carried out. The addition of inhibitors reduces the oxidation rate, but only up to 850¼C, while the surface modification of composites leads to thin coatings with poor thermal shock resistance. On the other hand, the external layers are the most usual method employed because allows combining different compositions and thicknesses. The multilayer coatings are especially interesting in applications with wide temperature range and thermal shocks requirements. The infiltration of substrate porosity improves slightly the oxidation resistance of C/SiC composites reducing the oxygen accessibility to carbon fibres. However, the infiltration complements very well the oxidation protection performance of a coating system at low temperature, since these normally present open cracks due to mismatch between coating and substrate thermal expansion coefficients.