陈思安，李海玉，迟蓬涛，高 扬，李俊宁，解维华

(1. 国防科技大学 空天科学学院， 湖南 长沙 410073；2. 中国运载火箭技术研究院 空间物理重点实验室， 北京 100076； 3. 航天材料与工艺研究所 先进功能复合材料技术重点实验室, 北京 100076；4. 哈尔滨工业大学 航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150006)

X-37B的成功发射和回收带来了可重复使用轻质热防护材料的概念，增韧型单片纤维增强抗氧化复合材料(Toughened Uni-piece Fibrous Resuable Oxidation resistant Ceramic, TUFROC)这一类非烧蚀防隔热一体化轻质热防护材料逐渐被人们所熟知[1-2]，成了新型空间飞行器热防护材料发展的热点方向。类TUFROC的轻质防隔热一体化热防护材料通过将整体结构设计为多层结构，根据功能分为外部的非烧蚀防热层、内部的高效隔热层[3]。其中，外层材料是将致密的抗烧蚀高辐射陶瓷层与多孔碳瓦制成一体形成高温隔热层，内部采用氧化物陶瓷瓦作为高效隔热层。材料外表面最高服役温度达 1 500～2 000 ℃，但一体化材料内表面不能超过 150 ℃或更低。因此，内层高效隔热材料的服役温度一般低于1 400 ℃。高效隔热的陶瓷瓦密度低，在高温下能够维持稳定的形状并保持一定强度，还能实现抗冲刷保持气动外形[4]，主要用于600～1 260 ℃温度范围，是航天飞机表面热防护的主要部分。这种陶瓷隔热瓦有两大类：第一类为无定形SiO2纤维制备的全石英陶瓷瓦；第二类为由几种纤维混合制成多元纤维陶瓷瓦[5-6]。Bhattacharyya等[7]发现全石英纤维的陶瓷瓦经过一定时间的高温热处理，材料热导率升高到原始材料的三倍。Michot等[8]也发现由于热处理后微观结构变化、晶体结构重建和莫来石及方石英的析晶，材料热导率增加。……