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碳纤维增强碳化硅基复合材料(C/SiC)因其高比强、高比模、耐高温、抗氧化、耐磨损以及热稳定性较好等突出特点,成为航空航天领域极具潜力的热结构材料。本文采用先驱体浸渍裂解法(PIP)制备三向正交C/SiC复合材料,研究了制备工艺及纤维类型对复合材料力学性能和微结构的影响,优化了最佳工艺参数;研究了C/SiC复合材料氧-乙炔焰烧蚀过程,分析了烧蚀面微观结构、相组成和线烧蚀率,揭示了C/SiC复合材料的烧蚀机制。主要结论如下:(1)将三向正交碳纤维编织体置于质量比为1:0.4的聚碳硅烷/二乙烯基苯溶液中加压浸渍,65oC浸渍30min后,降低至25oC,增加先驱体粘度,继续浸渍30min,从而提高其在编织体内残留率。(2)致密化前期快速升温裂解,以使基体内部气孔连通便于后续浸渍,后期慢速升温裂解避免因热胀失配而产生裂纹,末期升温裂解至1600oC以晶化基体。(3)与T300碳纤维相比,具有更高强度和模量的M30碳纤维与碳化硅基体界面产生较强的界面应力,消弱了纤维拔出,因此M30 C/SiC复合材料的力学性能优于T300 C/SiC复合材料。(4) 1600oC、1800oC、2200oC、2900oC氧-乙炔焰烧蚀C/SiC试样180s。材料从室温瞬间升温至烧蚀温度,烧蚀后材料表面没有宏观裂纹,保持了完整性,表明该材料具有优良的抗热冲击性能、抗氧化和抗烧蚀性能。(5)烧蚀后材料表面形成三个区域。烧蚀中心均形成乙炔裂解沉积产生的乱层碳涂层,1600oC、1800oC烧蚀后涂层表面分布有孔洞,2200oC烧蚀后涂层表面光滑,2900oC烧蚀后涂层表面布满白色SiO2微粒。(6) C/SiC复合材料的线烧蚀率随着氧-乙炔流量和温度的增高而增大,氧化和机械冲刷加重。C/SiC复合材料在氧-乙炔火焰下的烧蚀机制是乱层碳沉积、氧化、机械冲刷综合作用的结果,此外还伴有碳化硅基体的再结晶。