多向编织炭/炭复合材料烧蚀/侵蚀特性研究

利用以星型交流电弧加热器为核心的地面模拟系统,对多向编织炭/炭复合材料的烧蚀/侵蚀特性进行了考核,通过对材料烧蚀表面温度、烧蚀后微观结构的观察,研究了该类材料的烧蚀行为。研究发现,烧蚀/侵蚀耦合作用下,多向编织炭/炭复合材料烧蚀表面的升温速率、烧蚀平衡温度均有不同程度的增加,烧蚀平衡温度增幅约为200～300℃;多向编织炭/炭复合材料内部微结构特性引起纤维、基体及界面间的烧蚀不均匀,界面烧蚀破坏了纤维束与基体间的联系,使得纤维束与基体同时失去了支持,形成烧蚀表面脱层;烧蚀表面存在少量的Al2O3粒子沉积,垂直烧蚀表面的纤维裸露出表面,因粒子撞击所施加的弯曲动量而折断,不会形成热化学烧蚀下的针状纤维结构,纤维断裂较平齐;粒子侵蚀作用在产生直接的材料质量损失同时,间接损伤使材料表面变得"松软",促进了材料的热化学烧蚀和机械剥蚀,线烧蚀率显著增大。

多向编织炭/炭的复合材料烧蚀性能

利用以星型交流电弧加热器为核心的地面模拟系统对三维5D编织炭/炭复合材料的烧蚀行为进行了考核,通过对材料烧蚀表面温度、形貌的在线实时监测及烧蚀后微观结构的观察,研究了该类材料的烧蚀行为.研究发现:三维5D编织炭/炭复合材料的烧蚀是热化学烧蚀和机械剥蚀的综合作用,构件边缘区域以机械剥蚀为主,中心区域表现为热化学烧蚀和机械剥蚀相互耦合,没有明确的分界;基体炭与炭纤维的抗烧蚀性能相差较大,炭纤维的抗热化学烧蚀性能、抗机械剥蚀性能明显高于基体炭,烧蚀后试件烧蚀表面仅剩下凸起的纤维束骨架结构;三维5D编织炭/炭复合材料的烧蚀性能表现出较强的各向异性,在轴向体现为单根纤维失去周围基体支持而发生剥离,抗烧蚀性能相比较好;在径向体现为烧蚀表面脱层,抗烧蚀性能相比较差.

碳基复合材料烧蚀性能研究

利用以星型交流电弧加热器为核心的地面模拟系统对碳基复合材料再入过程中的烧蚀性能进行了模拟,并通过材料表面温度测量、图像采集和发射光谱在线检测等手段对烧蚀过程实时监测,为确定碳基复合材料的烧蚀机理,表征材料使用性能及材料优化设计提供必要的理论基础。