C/C复合材料ZrB2-SiC涂层的微观结构及烧蚀性能研究*
2020-09-11邵康宸
合成材料老化与应用 2020年4期
关键词:复合材料
安 娜,邵康宸
(西安航空职业技术学院,陕西西安710089)
C/C 复合材料由于其一系列优异的性能,尤其是其独特的高温力学性能,在航空、航天、军事和民用领域得到了广泛的应用[1]。然而,可重复使用航天器、新型固体火箭发动机和高超音速宇宙飞船等所需材料的工作温度达3000℃以上[2-4],并且需要能在烧蚀环境下承受高压气流和高速粒子的侵蚀。但C/C 复合材料在高温和高速气流下显著氧化和烧蚀,需进一步提高材料的耐高温抗烧蚀性能。目前,国内外解决的办法主要有两种:(1)基体改性技术,即对C/C 复合材料基体改性,包括基体浸渍技术和添加阻燃陶瓷颗粒;(2)涂层技术,即在C/C 复合材料表面涂覆抗冲刷、耐氧化的高熔点化合物(如:Ta、Hf、Zr、Nb、Si、Mo 等的碳化物、硼化物、硅化物)涂层,以提高C/C 复合材料的抗烧蚀性能。
其中,碳化硅(SiC)具有熔点高(2700℃)、高温强度高、抗氧化、耐腐蚀、热膨胀系数小和化学稳定性好等特点,具有良好的防氧化性能,与C/C 复合材料有良好的物理、化学相容性,是C/C 复合材料的理想内涂层[5]。二硼化锆(ZrB2)具有陶瓷和金属的双重特性,因而具有高熔点(3245℃)、高硬度和优良的导电、导热等性能,是一种性能优异的高温陶瓷材料,在高温结构陶瓷材料、复合材料、耐火材料等领域中受到人们的重视并得到应用[6]。
目前国内针对ZrB2-SiC 涂层的研究开展较少,本文采用包埋法,将SiC 与ZrB2组成复相陶瓷涂层于C/C 复合材料表面,可制成比单一涂层相容性好、抗热冲击性能优异的抗烧蚀涂层。探究了ZrB2含量对涂层的组成、微观形貌及材料烧蚀性能的影响,探讨了ZrB2-SiC 涂层的烧蚀机制。……
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