袁嵩

（海军装备部驻西安地区第二军事代表室，西安 710000）

1 引言

碳/碳(carbon fiber reinforced carbon，C/C)复合材料喉衬由于具有高比强、高比模、高导热及优异的高温力学性能和抗烧蚀性能而被广泛应用于航空航天领域[1,2]。尤其是作为热防护耐烧蚀部件被用于固体火箭发动机(SRM)喉衬[3]、喷管扩张段[4,5]、导弹鼻锥、高速飞行器头锥、机翼前缘[6,7]等。C/C复合材料在服役过程中的烧蚀是一个包括传热、传质、传动量和化学反应的且受诸多因素影响的复杂过程[8,9]，材料的抗烧蚀性能直接影响到服役构件的性能和效率，近年来对烧蚀行为的研究成为该材料性能研究的重点。笔者综述了C/C复合材料烧蚀行为的最新研究进展，同时对未来研究重点进行了展望。

2 C/C复合材料的烧蚀机制

对于C/C复合材料，人们对其在各种环境下的烧蚀机理作了大量的研究。其烧蚀主要由热化学烧蚀和机械剥蚀两部分组成[10-12]，前者是碳的表面在高温气流环境下发生的氧化和升华，后者指在气流压力和剪切力作用下因基体和纤维的密度不同，造成烧蚀差异而引起的颗粒状剥落或因热应力破坏引起的片状剥落。

2.1 热化学烧蚀

热化学烧蚀指碳表面在高温气流环下发生的氧化和升华。高速气流中的O2、CO2和H2O在高温下与C发生化学反应[11]，消耗了材料表面的碳而造成表面质量损耗：

在温度较低时，碳首先氧化，氧化过程开始时，氧化率由表面反应动力学条件决定。随温度升高，氧化急剧增加，氧气供应逐渐不足，此时氧气向表面的扩散过程起控制作用。……