EPDM絕熱材料炭化層的三維孔隙結構特征①

孫翔宇，張 煒，楊宏林，陳 思，王 德，高金鳳

(1.國防科技大學航天與材料工程學院，長沙 410073;2.中國航天科工集團六院，呼和浩特 010010)

0 引言

EPDM絕熱材料是固體火箭發動機燃燒室常用的一類炭化燒蝕型熱防護材料，在燃燒室高溫燒蝕環境下形成炭化層、熱解層和基體層3層結構［1］。炭化層直接承受高溫、高速氣流的燒蝕和沖刷作用，對保證絕熱材料耐燒蝕性能和保護發動機殼體起關鍵作用。顯然，炭化層的組成、微觀結構和性能決定了絕熱材料的耐燒蝕性能，炭化層的微觀結構也是絕熱材料燒蝕機理研究的重點，是絕熱材料耐燒蝕性能數值計算模型的重要依據。國內外研究者已證實炭化層是一種多孔材料［2－4］，這種多孔結構在保持一定強度的同時大幅降低了熱導率，是影響絕熱材料耐燒蝕性能的重要影響因素之一。但目前對炭化層孔隙結構、尤其是沿燒蝕方向上炭化層的孔隙分布規律少有文獻報道。在前期研究中發現，沿燒蝕方向上絕熱材料炭化層并不是均勻的，而是一種梯度變化的孔隙結構［5］。因此，建立三維孔隙分析方法，全面了解炭化層的微觀孔隙結構特征，獲得其燒蝕方向上的孔隙分布數據，不僅為炭化層微觀結構研究提供了定量測試方法，而且對絕熱材料燒蝕機理和燒蝕模型的建立提供了有力支撐。

目前，常用的顯微鏡或掃描電鏡方法僅能得到炭化層表面或剖面的二維圖片，獲得的信息只能反映炭化層表面或剖面的局部孔隙結構。……