TiB_2-Cu-Ni梯度功能材料的抗烧蚀行为

采用燃烧合成与同时致密化技术制备了TiB2-Cu-Ni5层金属-陶瓷梯度功能材料。利用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等方法对梯度材料的成分及烧蚀前后的微观组织形貌等进行了检测,用等离子火炬电弧加热器对材料进行加热来考察梯度材料的抗热震性能以及抗烧蚀性能。结果表明,梯度功能材料各层之间的界线已经模糊,层与层之间的结合较好;梯度材料在瞬间加热时和瞬间冷却时均未出现崩裂,烧蚀后表面没有裂纹产生,说明该梯度材料具有优异的抗热震性能;烧蚀20s后,梯度功能材料烧蚀后的质量损失仅为0.5g,说明梯度功能材料具有良好的抗烧蚀性能。梯度材料的抗烧蚀机理为金属粘接剂的挥发损失、热化学烧蚀和机械冲刷。该梯度材料在固体火箭发动机的喷管、喉衬等部件上有广阔的应用前景。

TiB_2-Cu-Ni金属陶瓷的抗热震和抗烧蚀行为

利用Ti和B元素之间的化学反应放热,采用燃烧合成与同时致密化技术制备了TiB2-Cu-Ni金属陶瓷。利用等离子火炬电弧加热器来考察材料的抗热震性能以及抗烧蚀性能,利用扫描电镜、电子探针和能谱分析等方法对材料烧蚀前后的微观组织形貌及成分进行了检测。结果表明,金属陶瓷材料具有较好的抗热震性能,在瞬间热冲击时未出现崩裂,在烧蚀刚结束时有宏观裂纹产生。同时该材料还具有良好的抗烧蚀性能,经过20s烧蚀后,其质量损失仅为0.9g,质量烧蚀率为0.045g/s。材料的抗烧蚀机理为金属粘接剂挥发损失、热化学烧蚀和机械冲刷。

ZrC-SiC-C/C复合材料的制备及其烧蚀性能

以低密度C/C为坯体,采用前驱体浸渍裂解法(PIP)制备ZrC-SiC-C/C复合材料,研究其微观结构和烧蚀性能,并探讨其抗氧化烧蚀行为。结果表明:ZrC-SiC双元陶瓷相弥散分布于基体中,且各相界面结合良好;ZrC-SiC-C/C复合材料表现出良好的抗氧化烧蚀性能,经2 200℃/120s等离子体烧蚀后,其线烧蚀率和质量烧蚀率分别为1.67×10^(-4) mm·s^(-1)和6.04×10^(-4) g·s^(-1)。烧蚀温度为2 200℃时,材料表面形成的ZrO_2-SiO_2二元共熔体系氧化膜,有效抑制氧化性气氛向材料内部的渗透,减缓火焰对材料的剥蚀作用;烧蚀温度为2 500℃时,材料表面形成以表层为ZrO_2和底层为ZrO_2-SiO_2二元共熔体系的氧化膜,其中ZrO_2层阻挡热量向内部传递,有助于底层形成致密的氧化层。