刘芙群,谭 杰,陈耘田,孙 威,徐永龙，熊 翔

(1.中国运载火箭技术研究院, 北京 100076) (2.中南大学粉末冶金研究院, 湖南 长沙 410083)

1 前 言

C/C复合材料具有高强度、低密度、优异的抗热震和抗烧蚀性能等优点，被认为是最具前景的高温结构材料[1]。在部分航天超高温部件的应用中，C/C复合材料需面临高温高压和急速含氧气流冲蚀的极端环境。而其在450 ℃以上的高温氧气气氛中会发生严重的氧化现象[2]。因此提高C/C复合材料的抗氧化和抗烧蚀性能是解决其应用问题的关键。

超高温陶瓷(UHTCs)主要指一些过渡金属的硼化物、碳化物和氮化物，具有超高熔点、高强度以及抗烧蚀等特性。研究表明，引入超高温陶瓷可大幅提升C/C复合材料的抗烧蚀性能[3, 4]。其中，HfC具有超高的熔点(3890 ℃)、优异的抗烧蚀性能和良好的化学稳定性，其氧化物HfO2也具有较高熔点(2900 ℃)和相当低的蒸气压，有望解决C/C复合材料在2000 ℃以上的超高温抗氧化防护问题[5, 6]。Wang等[7]直接通过化学气相沉积法在C/C复合材料上制备HfC涂层，以提高其抗烧蚀性能。Li等[8]通过把碳毡浸入Hf的氯氧化物水溶液向C/C复合材料中引入HfC。Li等[9]采用先驱体HfOCl2·8H2O裂解法制备的C/C-HfC复合材料，相比纯C/C复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别降低了55%和21%，其最大弯曲载荷相比于后者降低了33%。

然而，单一的HfC防护C/C复合材料难以避免HfO2的氧渗透率较高[10]、在中高温长时工作环境下氧气渗透腐蚀基体的问题，需要在基体中添加新的组元来改善C/C-HfC的抗氧化性能。有大量的报道称，加入SiC与HfC组成二元体系可有效提高C/C复合材料的抗氧化性能[10]，其烧蚀产物SiO2具有高粘度特性，可封闭烧蚀产生的孔隙，在烧蚀初期提供良好的保护[15, 16]。……