刘　跃，付前刚，李贺军，李关美

(西北工业大学 超高温结构复合材料重点实验室 陕西省碳/碳复合材料工程技术研究中心，陕西 西安 710072)



反应熔体渗透法制备C/C-SiC复合材料的微观结构及抗氧化性能

刘跃，付前刚，李贺军，李关美

(西北工业大学 超高温结构复合材料重点实验室 陕西省碳/碳复合材料工程技术研究中心，陕西 西安 710072)

摘要：采用反应熔渗法 (RMI) 制备了C/C-SiC复合材料，对比研究了不同密度C/C预制体所制备C/C-SiC复合材料在1 500 ℃静态空气环境中抗氧化性能和1 500 ℃↔室温抗热震性能，借助X射线衍射分析仪 (XRD) 与扫描电子显微镜 (SEM) 对C/C-SiC复合材料的相组成及微观形貌进行了分析。结果表明，密度为1.0 g/cm3的C/C复合材料孔径分布在10~100 μm范围，有利于液相Si的渗入，进而可获得高致密度的C/C-SiC复合材料；而密度为1.7 g/cm3的C/C复合材料因孔径太小(<10 μm)，不利于Si熔体的渗入，仅能在C/C复合材料表面形成SiC涂层。由于C/C复合材料与SiC的热膨胀系数不同，在氧化和热震试验过程易造成SiC涂层开裂，致使用密度为1.7 g/cm3的C/C预制体制备的C/C-SiC复合材料抗氧化与抗热震性能下降。而密度为1.0 g/cm3的C/C预制体制备的复合材料内部致密的SiC基体与低密度C/C复合材料形成镶嵌界面，有效缓解热膨胀系数不匹配而造成的缺陷，从而具有优异的抗氧化和抗热震性能。

关键词：C/C-SiC复合材料；反应熔渗；抗氧化性能；抗热震性能

1前言

C/C复合材料具有比强度高、密度低、热膨胀系数低、高温力学性能优异等特性，被视为航空航天及国防领域的关键材料之一[1]。然而，该材料在高温高速气流冲刷环境下易于氧化烧蚀，严重损伤其力学性能，制约其高温应用[2]。

为拓宽C/C复合材料高温环境下的应用领域，国内外学者主要采用涂层技术和基体改性技术在C/C复合材料表面或内部添加陶瓷相以防止其氧化[3-9]。常用陶瓷相包括SiC、B4C、MoSi2、CrSi2、ZrC、ZrB2等高温陶瓷材料[10-13]。其中，SiC具有高熔点、高模量及良好的高温力学性能，并且在1 500 ℃以上的氧化环境中仍能保持良好的抗氧化性能，被广泛应用于C/C复合材料的抗氧化涂层。……