何慧娟，闫晓杰，树学峰，肖革胜，郝 鑫，李志刚

（太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所，山西 太原 030024）

高超声速飞行器是指飞行速度马赫数在5 以上，可以在临近空间内执行长时间作战任务的飞行器，具有1 h 打击全球范围目标的能力，是目前最新的国家战略武器之一。由于具有超高的飞行速度，使得在飞行过程中飞行器表面与空气产生剧烈摩擦导致极高的温度，因此有必要对飞行器鼻锥及机翼等尖端部位进行热防护[1-5]。目前，常见的热防护材料包括难熔金属材料、C/C 复合材料和超高温陶瓷等材料。难熔金属材料具有良好的延展性和高温氧化行为，但是在高温下会发生基体软化效应，因此只能对服役温度较低的飞行器进行热防护；C/C 复合材料具有极低的理论密度和良好的力学性能，但是在高温高速气流下面临着严重的剥蚀问题，因此只能应用于不可重复使用的飞行器热防护结构；超高温陶瓷具有适中的理论密度、良好的高温氧化及力学性能、优异的导电导热性能，是目前极具前景的可重复使用高超声速飞行器的热防护材料之一[6-11]。

超高温陶瓷（Ultra-high temperature ceramics，UHTCs）主要包括过渡金属硼化物、碳化物和氮化物，熔点均在3 000 ℃以上。其中硼化物超高温陶瓷在氧化过程中表面形成的B2O3玻璃层可以有效抑制氧扩散，相比于其他超高温陶瓷具有更好的抗氧化行为[12-13]。大量文献[14-17]显示，在陶瓷中加入20%SiC 可以有效提高陶瓷的致密度、力学性能及抗氧化性，但陶瓷内部存在较强的共价键和离子键，很难实现致密化，一般需要在2 000 ℃以上的烧结温度下才可以实现高致密度的陶瓷烧结。……