庄磊
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付前刚
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李贺军
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张佳平
中国材料进展
doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2015.06.02
采用热梯度化学气相渗透和聚合物浸渍裂解法制备了ZrC-SiC改性C/C复合材料(C/C-ZrC-SiC),借助SEM、XRD等手段研究了该复合材料的微观形貌与相组成,并对其在1 500℃恒温静态空气环境、室温至1 400℃变温过程的氧化行为以及氧乙炔抗烧蚀性能进行了研究.结果表明:室温～1 400℃动态氧化时C/C-ZrC-SiC复合材料出现增重→缓慢失重→剧烈失重→稳定4个过程;在1 500℃静态氧化时,C/C-ZrC-SiC出现增重→缓慢失重→动态稳定→剧烈失重→稳定5个过程.ZrC和SiC优先氧化分别生成ZrO2骨架和SiO2玻璃层包裹基体和碳纤维,一定程度上减缓了基体和碳纤维的氧化.经过1 200 s氧乙炔烧蚀,材料线烧蚀率和质量烧蚀率分别为9.27×10-4mm.s-1和6.67 ×10-4g.s-1.在烧蚀过程中,试样表面能形成一个ZrO2外层/SiO2内层的双层结构保护膜.ZrO2骨架层能减缓烧蚀火焰对材料内部的热力学和热化学烧蚀,而致密的SiO2层能够弥合材料的裂纹、孔洞等缺陷,阻挡有氧气氛进一步进入材料内部,使材料表现出优异的抗烧蚀性能.
关键词:
C/C-ZrC-SiC复合材料
,
氧化
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热重
,
抗烧蚀性能
付前刚
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张佳平
,
李贺军
新型炭材料
C/C复合材料因优异的高温性能被认为是高温结构件的理想材料。然而,C/C复合材料在高温高速粒子冲刷环境下的氧化烧蚀问题严重制约其应用。因此,如何提高C/C复合材料的抗烧蚀性能显得尤为重要。笔者综述C/C复合材料抗烧蚀的研究现状。目前,提高C/C复合材料抗烧蚀性能的途径主要集中于优化炭纤维预制体结构、控制热解炭织构、基体中陶瓷掺杂改性和表面涂覆抗烧蚀涂层等4种方法。主要介绍以上4种方法的研究现状,重点介绍基体改性和抗烧蚀涂层的最新研究进展。其中,涂层和基体改性是提高C/C复合材料抗烧蚀性能的两种有效方法。未来C/C 复合材料抗烧蚀研究的潜在方向主要集中于降低制造成本、控制热解炭织构、优化掺杂的陶瓷相以及将基体改性和涂层技术相结合。
关键词:
C/C复合材料
,
抗烧蚀
,
炭纤维预制体
,
热解炭织构
,
基体改性
,
涂层
