史琦，李国栋，王洋，姜毅

(中南大学 粉末冶金国家重点实验室，长沙 410083)

随着科技的发展，国际上对航空航天领域技术的要求愈发提高。应用于极端环境的火箭燃烧室、推进器及超高声速飞行器的前沿部件、热防护系统等材料均需满足超高温条件下热化学稳定及尺寸稳定的条件。由于目前的Cf/C、Cf/SiC复合材料在超高温下具有较快的氧化速率，且在高压气流冲刷下易发生快速剥蚀等不足，无法满足上述应用需求。针对以上应用瓶颈，超高温复合材料的研发与应用逐渐成为该领域的新焦点[1−8]。Cf/C-ZrB2复合材料中，ZrB2以密度较低(6.12 g/cm3)、熔点高(3 245 ℃)、热膨胀系数(5.9×10−6K−1)较小而被广泛应用[9−11]。

迄今为止，国内外研发出的连续长纤维增强超高温陶瓷基复合材料的制备工艺主要有聚合物浸渍裂解工艺(polymer impregnation and pyrolysis，PIP)、化学气相渗透工艺(chemical vapor infiltration，CVI)、 反应熔体浸渗工艺(reactive melt infiltration, RMI)、料浆浸渍工艺(slurry infiltration, SI)等，然而对于以ZrB2等超高温陶瓷为基体的复合材料，上述单一传统工艺很难制备出这一类超高温陶瓷基复合材料[11−14]。为解决这一问题，近年来，诸多研究人员在该领域做出大量尝试：童凯等[15]采用粉末铺添法制备了Cf/C-ZrB2复合材料，其材料抗弯强度达81.1 MPa；国防科技大学褚罡[16]采用PIP与CVI相结合的工艺制备了C/ZrB2-ZrC-SiC复合材料，其密度达1.90 g/cm3，孔隙率为20.0%，弯曲强度为56.85 MPa；RAN等[17]采用高固含量料浆浸渍及PIP工艺制备出抗烧蚀性能良好的C/C-ZrB2-SiC复合材料；PI等[18]利用浆料浸渍结合RMI工艺制备C/SiC-ZrB2-ZrC的新方法，材料抗烧蚀性能及力学性能较传统工艺制备出的材料有所提高。现如今，虽然该研究领域对超高温陶瓷基复合材料的快速制备做出诸多努力，然而，多数研究仍然基于生产所需时间长的CVI及PIP工艺，通过气相沉积/高温裂解等方式引入陶瓷基体，未能大幅缩短材料的制备时长。……