2D C/SiC-ZrB2复合材料的烧蚀性能

2012-07-16童长青成来飞刘永胜张立同

航空材料学报 2012年2期

童长青，成来飞，刘永胜，张立同

（1.龙岩学院化学与材料学院，福建龙岩364000;2.西北工业大学超高温结构复合材料国防科技重点实验室，西安 710072）

高超声速飞行器对具有更长寿命、耐更高温度的C/SiC复合材料提出了需求。为了适应这些需求，可以对C/SiC基体进行改性。目前，国内外都在积极探索各种基体改性的方法［1］。通常在基体中引入含硼物质（如:B，B4C，SiB6，Si-B-C 等）进行自愈合改性延长其使用寿命［2，3］，引入难熔金属碳化物或硼化物提高其使用温度［4～7］。王其坤等［8］用先驱体浸渍热解（PIP）法在碳布上涂刷含ZrB2的浆料，模压后反复PIP致密化制备2D C/SiC-ZrB2复合材料，提高了C/SiC复合材料的抗烧蚀性能。但制备材料时，由于ZrB2热膨胀系数较大，仅用PIP工艺对纤维损伤较大［9，10］。在化学气相沉积制备C/SiC过程中引入ZrB2，是否也能提高其使用温度是需要研究的课题。

本研究利用浆料浸渍法在多孔2D C/SiC引入ZrB2微粉后，采用液态聚碳硅烷浸渍-裂解，再结合化学气相渗透（chemical vapor infiltration，CVI）法进一步致密化，制备2D C/SiC-ZrB2复合材料，研究其在氧-乙炔焰和1800℃甲烷风洞环境中的烧蚀行为。

1 实验

1.1 2D C/SiC-ZrB2复合材料的制备

以T300碳布（丝束为1K）为原料，经叠层后，用CVI法制备0.2μm左右的碳界面层，在1000℃下，采用CVI SiC制得孔隙率为18% ～23%多孔C/SiC，加工成尺寸为φ100mm×3mm和3mm×10mm×20mm两种试样，浸渍20vol% 的ZrB2浆料后，用液态聚碳硅烷（厦门大学合成）重复5次浸渍-裂解（900 ℃）-热处理（1400 ℃），CVI SiC 80h，制得2D C/SiC-ZrB2复合材料，具体过程参见文献［11］。制得复合材料的开气孔率为7.5%，弯曲强度为423MPa。