C3HARME

Next generation Ceramic Composites for Combustion HARsh environMEnts and space

Responsabile: Diletta Sciti

Personale coinvolto: Luca Zoli, Antonio Vinci, Laura Silvestroni, Fréderic Monteverde, Federico Saraga, Pietro Galizia, Simone Failla, Daniele Dalle Fabbriche, Cesare Melandri, Claudio Capiani

Data di inizio: 01/06/2016
Durata: 48 mesi
Finanziamento: 8,033,034.97 €
Bando: RIA
Coordinatore: Diletta Sciti
Consorzio: Accademia (Università di Napoli Federico II, Università di Birmingham, Trinity College di Dublino), Centri di ricerca (Consiglio Nazionale delle Ricerche – Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici, Fundación Tecnalia Research and Innovation, Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt), PMI (IN Srl, NANOKER Research SL, High Performance Structure Gestão e Engenharia Lda), grandi industrie (Avio S.p.A., Airbus Safran Launchers, Airbus Group Innovations)
Sito web ufficiale: link

C3HARME (Grant agreement No 685594) è un progetto finanziato nell’ambito del bando NMP-19-2015 del programma Europeo Horizon 2020 il cui scopo è lo sviluppo, produzione e validazione di una nuova classe di materiali ibridi detti Ultra High Temperature Ceramic Matrix Composites (UHTCMCs). Questi compositi sono costituititi da fibre/preforme di Carbonio o Carburo di Silicio e matrici ceramiche ultra-refrattarie e dovranno essere non solo affidabili, convenienti e scalabili, ma anche in grado di auto-ripararsi dai danni causati durante il funzionamento in ambienti estremi.
Questo progetto è stato stimolato dall’esigenza di mettere a punto nuovi materiali per ambienti estremi. I sistemi di protezione termica dei veicoli spaziali devono resistere a temperature molto elevate e ad intensi carichi meccanici dovuti ad esempio alle vibrazioni al momento del lancio e alle pressioni dinamiche durante il rientro nell’atmosfera terrestre. Gli ugelli dei razzi a propellenti solidi o ibridi devono sopravvivere all’erosione sia meccanica sia chimica e a pressioni molto intense prodotte dalla combustione dei propellenti solidi ad alte prestazioni. La combinazione di temperature estreme, ambienti chimicamente aggressivi, e fenomeni di rapido riscaldamento e raffreddamento genera condizioni così severe da andare ben oltre i limiti tecnici dei materiali attualmente in uso.

Approfonfimenti

Video

Pubblicazioni e brevetti

• L. Silvestroni, N. Gilli, A. Migliori, D. Sciti, J. Watts, G.E. Hilmas, W.G. Fahrenholtz. A simple route to fabricate strong boride hierarchical composites for use at ultra-high temperature. In press at Composites B.
• L. Silvestroni, C. Melandri, V. Venkatachalam, J. Binner, D. Sciti. Merging toughness and oxidation resistance in a light ZrB2 composite. Materials and Design 183 (2019) 108078.
• D. Sciti, L. Silvestroni, F. Monteverde, A. Vinci, L. Zoli. Introduction to H2020 project C3HARME – Next generation Ceramic Composites for Combustion Harsh Environment and space. Advances at Applied Ceramics: Structural, Functional and Bioceramics, 117 [S1] (2018) S70-75.
• L. Silvestroni, S. Failla, A. Vinci, L. Zoli, V. Rubio, J. Binner, D. Sciti. Ablation behaviour of ultra-high temperature ceramic matrix composites: Role of MeSi2 addition. Journal of the European Ceramic Society 39 (2019) 2771–2781. L. Silvestroni, S. Mungiguerra, D. Sciti, G. D. Di Martino, R. Savino. Effect of hypersonic flow chemical composition on the oxidation behavior of a super-strong UHTC. Corrosion Science 159 (2019) 108125.
• M.A. Lagos, C. Pellegrini, I.Agote, N.Azurmendi, J.Barcena, M.Parco, L.Silvestroni, L.Zoli, D.Sciti. Ti3SiC2-Cf composites by spark plasma sintering: Processing, microstructure and thermo-mechanical properties. Journal of the European Ceramic Society, available online 16 March 2019L. Silvestroni,
• A.Vinci, S.Failla, L.Zoli, V.Rubio, J.Binner, D.Sciti Ablation behaviour of ultra-high temperature ceramic matrix composites: role of MeSi2 addition, Journal of the European Ceramic Society, available online 15 March 2019.
• S.Mungiguerra, G.D.Di Martino, A.Cecere, R.Savino, L.Silvestroni, A.Vinci, L.Zoli, D.Sciti Arc-jet wind tunnel characterization of ultra-high-temperature ceramic matrix composites Corrosion Science, Volume 149, 1 April 2019, Pages 18-28.
• P. Galizia, L. Zoli, D. Sciti. Impact of residual stress on thermal damage accumulation, and Young’s modulus of fiber-reinforced ultra-high temperature ceramics. Materials & Design, Volume 160, 15 December 2018, Pages 803-809.
• Vinci, L. Zoli, D. Sciti, J. Watts, G.E.Hilmas, W.G.Fahrenholtz. Mechanical behaviour of carbon fibre reinforced TaC/SiC and ZrC/SiC composites up to 2100°C. Journal of the European Ceramic Society, Volume 39, Issue 4, April 2019, Pages 780-787.
• S. Failla, P. Galizia, L. Zoli, A. Vinci, D. Sciti. Toughening effect of non-periodic fiber distribution on crack propagation energy of UHTC composites Journal of Alloys and Compounds, Volume 777, 10 March 2019, Pages 612-618,November 2018.
• Vinci, L. Zoli, D. Sciti. Influence of SiC content on the oxidation of carbon fibre reinforced ZrB2/SiC composites at 1500 and 1650°C in air. Journal of the European Ceramic Society, Volume 38, Issue 11, September 2018, Pages 3767-3776.
• L Zoli, A Vinci, P Galizia, C Melandri, D Sciti. On the thermal shock resistance and mechanical properties of novel unidirectional UHTCMCs for extreme environments. Scientific Reports volume 8, Article number: 9148 (June 2018).
• Vinci A., Zoli L., Sciti D., Cesare M. & Guicciardi S. Understanding the mechanical properties of novel UHTCMCs through random forest and regression tree analysis. Materials & Design, Volume 145, 5 May 2018, Pages 97-107 (2018).
• L. Silvestroni, K. Stricker, D. Sciti, H.J. Kleebe. Understanding the oxidation behavior of a ZrB2-MoSi2composite at ultra-high temperatures. Acta Materialia, March 2018.
• P. Galizia, S. Failla, L. Zoli, D. Sciti. Tough salami-inspired Cf/ZrB2 UHTCMCs produced by electrophoretic deposition Journal of the European Ceramic Society, Volume 38, Issue 2, February 2018, Pages 403-409.
• Zoli L, Galizia P, Silvestroni L, Sciti D. Synthesis of group IV and V metal diboride nanocrystals via borothermal reduction with sodium borohydride. J Am Ceram Soc. 2018;00:1–11 First published: 21 December 2017.
• L. Zoli, A. Vinci, L. Silvestroni, D. Sciti, M. Reece, S. Grasso. Rapid spark plasma sintering to produce dense UHTCs reinforced with undamaged carbon fibres. Materials and Design, Volume 130, 15 September 2017, Pages 1-7.
• A.Vinci, L. Zoli, E. Landi, D. Sciti. Oxidation behaviour of a continuous carbon fibre reinforced ZrB2–SiC composite. Corrosion Scienc,Volume 123, 15 July 2017, Pages 129–138 (Open Access).
• L. Zoli, D. Sciti. Efficacy of a ZrB2 – SiC matrix in protecting C fibres from oxidation in novel UHTCMC materials. Materials & Design 113 (January 2017).