反应熔渗法制备C/C-ZrC复合材料的微观结构及烧蚀性能

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由于C/C复合材料具有高比强度、高比模量、良好的韧性以及高温下优良的强度保持率、耐蠕变和抗热震等一系列优异的综合性能,是极佳的热结构材料,在航空、航天领域受到了广泛关注。为进一步提高C/C复合材料的抗氧化烧蚀性能,同时针对化学气相渗透(CVI)、液态聚合物浸渍法(LPI)等工艺制备ZrC超高温陶瓷改性C/C基体制备周期长、残余孔隙率高、陶瓷相分散且含量低等缺点,本文采用更具应用前景的反应熔渗法(RMI)制备C/C-ZrC复合材料。  分别以纯Zr及Zr2Cu合金作为熔渗剂制备C/C-ZrC复合材料,研究了不同C/C多孔体的熔渗效果,探讨了复合材料的微观结构、热处理前后的力学性能、烧蚀行为及机理。结果表明:  (1)随着基体密度的增加,熔渗得到的C/C-ZrC复合材料密度降低。生成的ZrC陶瓷相间隔分布在原无纬布层增强相间;中等密度大(1.40g/cm3)的基体熔渗效果最佳。  (2)反应熔渗Zr2Cu合金所得C/C-ZrC复合材料高温热处理前后物相、结构发生变化,弯曲断裂形式由脆性断裂向假塑性转变。多次熔渗和HTT后弯曲强度由144.2MPa升高到181.6MPa;氧乙炔焰60s线烧蚀率由0.012mm/s降低到0.0003mm/s。  (3)氧乙炔烧蚀温度为3000℃时,反应熔渗Zr后,所制备的C/C-ZrC复合材料表面生成ZrO2层,减缓了火焰对表面的冲蚀,抗烧蚀性能明显优于2500℃的抗烧蚀性能。  
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