朱家缔 许正辉 宋永忠

（航天材料及工艺研究所，先进功能复合材料技术重点实验室，北京 100076）

文 摘 采用针刺及细编穿刺结构分别引入热解碳和沥青碳的多孔C/C 坯体，通过反应熔渗工艺（RMI）与熔融金属Zr 反应制备了C/C-ZrC 复合材料。研究了预制体结构和基体碳类型对C/C-ZrC 复合材料微观结构及力学性能的影响。结果表明：材料熔渗后只由C，ZrC两相组成，孔隙率5%～10%，ZrC质量分数53%～63%。针刺结构的C/C 坯体熔渗效果更好，制得的C/C-ZrC 复合材料密度最高达到3.21 g/cm3；ZrC 质量分数达到62.8%。热解碳基体在熔渗过程中对纤维保护作用更好，C/C-ZrC 复合材料的弯曲强度达到148 MPa，压缩强度达到408 MPa。

0 引言

新一代高超声速飞行器对热结构材料的耐高温、抗烧蚀性能提出了新的要求。C/C 复合材料具有密度低、高温力学性能好等一系列优良特点，是一种被广泛应用于航空航天领域的耐烧烛热防护材料［1-3］。但C/C 复合材料在400 ℃以上的氧化气氛中极易被氧化，并且随着温度的升高氧化反应愈发剧烈［4］，造成质量损耗，力学性能显著下降，失去使用价值，严重限制了C/C复合材料的高温应用［5-6］。

C/C 复合材料的碳基体可以通过沥青碳化和石墨化获得沥青碳，也可以通过烃类气体气相沉积获得热解碳。向传统C/C复合材料中引入抗烧蚀组元，改变基体的组成，是提高C/C 复合材料抗氧化、抗烧蚀性能的重要手段之一。常用的基体改性方法有：化学气相渗透法（CVI）、聚合物浸渍裂解法（PIP）、反应熔体浸渗法（RMI）等。反应熔渗法的原理是将金属或合金加热到熔融状态，依靠毛细管力使其渗入多孔预制体中，与预制体中原基体组元发生反应生成新基体［7-8］，具有成本低、制备周期短、材料最终致密度高等优点。……