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Effect of HfO2 coatings on the oxidation behavior of ZrB2.

Förster, Jan Erik und Naraparaju, Ravisankar und Fahrenholtz, William und Hilmas, Greg E (2023) Effect of HfO2 coatings on the oxidation behavior of ZrB2. 47th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites (ICACC2023), 2023-01-22 - 2023-01-27, Daytona, Florida.

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115kB

Kurzfassung

Zirconium diboride (ZrB2) is a highly investigated material of the class of ultra-high temperature ceramics (UHTCs) due to its combination of a high melting point (3246 °C), low density (6.09 g/cm³), and a high electrical/thermal conductivity. Accordingly, ZrB2 has a high potential for the space- and aerospace industry as thermal protective shields (TPS) or leading edges of hypersonic vehicles. Unfortunately, the low oxidation resistance in oxidative atmospheres above 1400°C limits sustained usability and is a drawback for such kind of applications, forming unprotective porous zircon oxide (ZrO2) and liquid boria-glass (B2O3). The formation of a mixed oxide scale would slowing oxygen diffusion to the reaction front due to densification and provide an effective barrier. A potential candidate is hafnium oxide (HfO2), which forms a continuous series of high refractory solid solutions with ZrO2. Therefore, this study focuses on the application of thin HfO2 ceramic coatings by means of magnetron sputtering to improve the oxidation resistance of ZrB2. As an initial step, HfO2-coated specimens were annealed in vacuum at 1800°C to improve the adhesion of hafnia with ZrB2 at elevated temperatures. Subsequently, the oxidation studies were performed at 1500°C in a tube furnace under constant air flow (0.4 l/min) for 1 h and 4 h exposure times. After the annealing the HfO2-coatings were still intact. The influence of the annealing as well as the results of the oxidation experiments will be discussed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198772/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Effect of HfO2 coatings on the oxidation behavior of ZrB2.
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Förster, Jan ErikJan.Foerster (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Naraparaju, RavisankarRavisankar.Naraparaju (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3944-1132NICHT SPEZIFIZIERT
Fahrenholtz, WilliamNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hilmas, Greg ENICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 Februar 2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:ZrB2, HfO2, Coatings
Veranstaltungstitel:47th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites (ICACC2023)
Veranstaltungsort:Daytona, Florida
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:22 Januar 2023
Veranstaltungsende:27 Januar 2023
Veranstalter :American Ceramic Society
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Werkstoffe und Herstellverfahren
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Hochtemperatur-und Funktionsschutzschichten
Hinterlegt von: Förster, Jan Erik
Hinterlegt am:06 Nov 2023 09:29
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:59

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