朱世步 刘津生 闫联生 张少飞 孟祥利 崔 红

设计·工艺

聚锆碳硅烷PIP法制备C/C-SiC-ZrC复合材料力学性能研究

朱世步 刘津生 闫联生 张少飞 孟祥利 崔 红

（西安航天复合材料研究所，西安 710025）

为了降低成本和简化工艺，以SiC-ZrC复相陶瓷单源先驱体（聚锆碳硅烷，PZCS）作为原材料，通过先驱体浸渍-裂解（PIP）工艺成功制备得到C/C-SiC-ZrC复合材料。PZCS先驱体的裂解行为采用TG分析表征，高温裂解产物的相组成、微观形貌及元素分布等通过XRD、SEM及EDS表征。结果表明，PZCS先驱体能够得到ZrC、SiC均匀分散的均相SiC-ZrC复相陶瓷，其1000℃陶瓷产率为53.82%，可作为PIP工艺制备复合材料的新型先驱体材料。C/C-SiC-ZrC复合材料的弯曲强度达271MPa，断口形貌观察发现，大量纤维呈拔出状态，复合材料表现出准弹性破坏行为。

聚锆碳硅烷；先驱体；C/C-SiC-ZrC复合材料；力学性能

1 引言

C/C复合材料因低密度、低热膨胀系数、高比强、高热导率以及优异的抗热震性能引起研究者的关注，在火箭发动机、鼻锥、前缘等航空航天热结构防热领域具有广泛应用前景。然而，C/C复合材料在高温环境下极易发生快速氧化，使其性能快速下降，限制了在高温氧化性环境的应用。因此，改善C/C复合材料在高温氧化性环境的抗氧化性能逐渐成为研究热点。研究表明，以难熔金属碳化物或硼化物（如ZrC、HfC、ZrB、HfB等）为代表的超高温陶瓷由于其具有高熔点（大于3000℃）、高强度、高刚度等特性，能够承受高速飞行引起的高温、高压及伴随复杂化学反应的高速热流的苛刻环境。在众多超高温陶瓷中，锆基陶瓷（如ZrC）具有较低的密度（6.9g/cm）、较高的熔点（3540℃）、很好的化学稳定性、较低的成本以及高强度、耐冲刷等性质受到广泛关注。……