李军，杨鑫，黄启忠，刘红卫，苏哲安，李帅鹏



C/C基体密度对C/C-SiC-ZrC复合材料性能的影响

李军，杨鑫，黄启忠，刘红卫，苏哲安，李帅鹏

(中南大学粉末冶金国家重点实验室，长沙410083)

分别以密度为1.26 g/cm3和1.46 g/cm3的C/C复合材料作为基体材料，用有机硅和乙酸锆作为先驱体，采用先驱体浸渍裂解法(precursor infiltration pyrolysis, PIP)制备C/C-SiC-ZrC复合材料，利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等检测手段分析该复合材料的成分和微观结构，研究C/C基体密度对材料抗压强度、线膨胀系数以及抗烧蚀性能的影响。结果表明，C/C基体密度为1.46 g/cm3时C/C-SiC-ZrC复合材料的抗压强度较高(146.36 MPa)、线膨胀系数较小。C/C基体密度为1.26 g/cm3的C/C-SiC-ZrC复合材料具有更优的抗烧蚀性能，经过30 s烧蚀后，其质量烧蚀率和线烧蚀率分别为−2.9×10−4g/s和1.7×10−3 mm/s，这主要是因为C/C基体密度较低时，材料中的陶瓷含量更高，当烧蚀发生时，能更快地在材料表面形成SiO2-ZrO2氧化物薄膜，从而减缓材料内部基体的进一步烧蚀。

C/C-SiC-ZrC复合材料；线膨胀；烧蚀；抗压强度；先驱体浸渍裂解法(PIP)；微观结构；基体密度

随着超高速飞行器的发展，应用于飞行器的鼻锥、机翼前缘、发动机喷管等的材料要求能在2000 ℃以上的有氧环境下工作[1−2]。炭/炭(C/C)复合材料具有轻质、高强、抗热震性能好、化学稳定以及良好的耐烧蚀性能等优点，特别是在高温下其力学性能不降反升，是一种极具应用潜力的超高温材料。但在450 ℃以上的有氧环境中C/C复合材料易发生氧化而失效[3]。研究表明，在C/C复合材料中添加超高温陶瓷(ultra hightemperature ceramics, UHTCs)可提高其超高温抗氧化性能和耐烧蚀性能[4−6]。……