ارزیابی خواص گرمایی کامپوزیت‌های مقاوم به دمای زیاد در شرایط شار گرمایی مختلف

برای حفاظت از سازه‌ها در شرایط شوک‌های گرمایی ناگهانی، استفاده از عایق‌های گرمایی غیرفعال، به‌ویژه کامپوزیت‌های فداشونده زغال‌گذار نسبت به سایر روش‌های حفاظت گرمایی موثرتر و به‌صرفه‌تر است. افزون بر مدون‌نبودن دانش طراحی عایق گرمایی با ضخامت بهینه در شرایط واقعی، مهم‌ترین محدودیت‌های گزارش شده درباره این عایق‌های فداشونده سرعت نسبتاً زیاد خوردگی ناشی از جریان گاز داغ و کم‌بودن مقاومت مکانیکی زغال تشکیل شده حاصل از فرایند فداشدن است. در این پژوهش، کامپوزیت سرامیکی سیالون (sialon) تقویت‌ شده با الیاف کربن به‌عنوان نمونه‌ای از سپرهای گرمایی مقاوم به دمای زیاد با هدف غلبه بر محدودیت‌های مزبور ارایه شده است. ارزیابی کارایی حفاظت گرمایی این سامانه کامپوزیتی با تعیین کمی سرعت فداشوندگی و نفوذ گرمایی موثر در شرایط شارهای گرمایی مختلف اعمال شده به کمک آزمون شعله اکسی‌استیلن و مدل‌سازی فرایند فداشدن انجام شد. طبق نتایج این پژوهش، کامپوزیت مزبور به‌عنوان سپر گرمایی فداشونده دمازیاد و کارآمد پیشنهاد شده است. زیرا نسبت به کامپوزیت‌های مشابه در شرایط یکسان آزمون‌های فداشوندگی، کامپوزیت سرامیکی سیالون تقویت شده با الیاف کربن کارایی بیشتری نشان می‌دهد. در شارهای گرمایی 8500 و kw/m2 5000 سرعت خوردگی (فداشوندگی) این کامپوزیت به ترتیب برابر با 075/0 و mm/s 026/0 است. همچنین، کامپوزیت مزبور در شار گرمایی kw/m2 2500 و در زمان اعمال شار کمتر از s 25، مقاومت در برابر شوک گرمایی خوبی نشان می‌دهد. به‌طوری که بیشترین مقدار کاهش استحکام خمشی در این شرایط %4/23 است.