Ceramica Y Vidrio

B O L E T I N D E L A S O C I E D A D E S PAÑOLA DE
A R T I C U L O D E R E V I S I Ó N
Cerámica y Vidrio
Materiales compuestos C/SiC para aplicaciones estructurales de alta
temperatura. Parte II: Sistemas de protección contra la oxidación
M. APARICIO, A. DURÁN
Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC).28500 Arganda del Rey (MADRID)
La utilizaci—n de los materiales compuestos C/SiC enaplicaciones 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 delsustrato. 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 tŽrmicos. En cambio, los recubrimientos son el mŽtodo
m‡s empleado porque permiten combinar composiciones y espesores de capa muy variados. La estructuramulticapa 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 tŽrmicos. 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,
lainfiltraci—n complementa en gran medida las propiedades antioxidantes de los recubrimientos en el intervalo de bajas
temperaturas, ya que Žstos suelen presentar fisuras abiertas por diferencias de dilataci—n tŽrmica con el sustrato.
Palabras clave: C/SiC, materiales compuestos, protecci—n antioxidante
C/SiC composites for high temperature structural applications. Part II: Oxidation protection systemsThe 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 beencarried 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 applicationswith 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 mismatchbetween coating and substrate thermal
expansion coefficients.
Keywords: C/SiC, composites, oxidation protection
1.- INTRODUCCIîN
Las importantes propiedades de los materiales compuestos
C/SiC, propiedades mec‡nicas a alta temperatura, resistencia
al choque tŽrmico, estabilidad qu’mica y baja densidad, s—lo
pueden aprovecharse en aplicaciones en atm—sfera oxidante si
existe un sistema deprotecci—n contra la oxidaci—n adecuado.
En la primera parte de este trabajo se analiz— con detalle el
comportamiento frente a la oxidaci—n de estos materiales compuestos
desde diferentes puntos de vista. En esta segunda
parte se evaluar‡n las diferentes posibilidades de su protecci
—n contra la oxidaci—n, que se basan en el empleo de inhibidores,
en la modificaci—n superficial del material...