聚合物浸渍裂解法制备C/C-ZrC-SiC复合材料的氧化行为及抗烧蚀性能研究

中国材料进展, 2015, 34(6): 425-431. doi: 10.7502/j.issn.1674-3962.2015.06.02

聚合物浸渍裂解法制备C/C-ZrC-SiC复合材料的氧化行为及抗烧蚀性能研究

庄磊 ^1, , 付前刚 ^2, , 李贺军 ^3, , 张佳平 ^4,

1.西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室,陕西西安,710072

2.西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室,陕西西安,710072

3.西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室,陕西西安,710072

4.西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室,陕西西安,710072

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51221001)

关键词： C/C-ZrC-SiC复合材料 , 氧化 , 热重 , 抗烧蚀性能

Oxidation Behavior and Ablation Resistance of C/C-ZrC-SiC Composites Prepared by Polymer Infiltration and Pyrolysis

Keywords： C/C-ZrC-SiC composites , oxidation , thermogravimetric analysis , ablation resistance

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.

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