C/C-SiC复合材料的制备及其烧蚀性能

采用料浆喷涂法将SiC粉添加到针刺碳毡中,利用化学气相渗透(chemical vapor infiltration,CVI)与前驱体浸渍裂解(precursor infiltration pyrolysis,PIP)复合工艺制备C/CSiC复合材料.借助X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)与扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察材料的微观结构,利用H_2-O_2焰烧蚀实验测试材料的抗烧蚀性能,分析其烧蚀行为.结果表明:烧蚀500 s后,SiC含量为9%的C/C-SiC复合材料的抗烧蚀性能显著优于C/C复合材料,其线烧蚀率降低了63%,质量烧蚀率降低了76%.烧蚀中心区,烧蚀最严重,且材料的烧蚀主要是升华和机械剥蚀,并伴有氧化.烧蚀过渡区,熔融SiO_2能够弥合材料的裂纹、孔隙等缺陷,阻挡氧化性气氛进入材料内部,使材料表现出优异的抗烧蚀性能.材料的烧蚀主要是热氧化和H_2-O_2流的剪切剥蚀.在烧蚀边缘区,烧蚀轻微,热氧化起主要作用.

(C-SiC)f/C复合材料的烧蚀性能

将SiC纤维毡与C纤维毡交替层叠,通过针刺工艺制备(C-SiC)_f/C预制体,采用化学气相渗透与前驱体浸渍裂解复合工艺(CVI+PIP)制备(C-SiC)_f/C复合材料,研究(C-SiC)_f/C复合材料H_2-O_2焰烧蚀性能。利用SEM、EDS和XRD对烧蚀前后材料的微观结构和物相组成进行分析,探讨材料抗烧蚀机理。结果表明:(C-SiC)_f/C复合材料表现出更优异的耐烧蚀性能。烧蚀750 s后,(C-SiC)_f/C复合材料的线烧蚀率为1.88mm/s,质量烧蚀率为2.16 mg/s。与C/C复合材料相比,其线烧蚀率降低了64.5%,质量烧蚀率降低了73.5%;SiC纤维毡在烧蚀中心区表面形成的网络状保护膜可以有效抵御高温热流对材料的破坏;在烧蚀过渡区和烧蚀边缘区形成的熔融Si O2能够弥合材料的裂纹、孔洞等缺陷,阻挡氧化性气氛进入材料内部,使材料表现出优异的抗烧蚀性能。