徑棒法編織C/C復合材料熱膨脹性能①

肖 春，曹 梅，周紹建，張 智，鄭 蕊

(1.西安航天復合材料研究所，西安 710025;2.高性能炭纖維制造及應用國家地方聯合工程研究中心，西安 710089)

0 引言

由于固體火箭發動機噴管是非冷卻式的，對材料要求很嚴格，不僅要承受熱負荷、機械負荷和熱沖擊，還要經受化學腐蝕，并要求具有極好的形狀、尺寸穩定性［1］。C/C復合材料在2 000℃的高溫下不會熔化，不會發生粘連現象，也沒有明顯的翹曲變形，已成為發動機噴管最理想的燒蝕熱結構材料［2－3］。

C/C復合材料在復雜的溫度環境中，材料的尺寸穩定性主要取決于其熱膨脹性能，表征該性能的指標為熱膨脹系數。熱膨脹系數低，對于保持喉襯喉部直徑尺寸，減小熱應力非常重要。因此，熱膨脹系數是進行熱應力計算和結構設計的重要數據。熱膨脹系數越小，材料在高溫下的尺寸穩定性越高，相應連接部位的熱應力越小，可靠性提高［4］。目前，對于C/C復合材料熱膨脹特性的研究，主要集中在一維或二維以及單元基體的C/C復合材料的實驗測試，如文獻［5］研究了針刺復合織物增強C/C復合材料的結構與熱性能;文獻［6］研究了整體氈C/C復合材料高溫處理工藝與材料熱膨脹性能的關系;文獻［7］對針刺炭氈預制體、化學氣相沉積工藝制備的C/C復合材料的熱膨脹性能進行了測試分析;文獻［8］測試了短纖維層壓氈、炭布疊層、針刺氈3種預制體制成C/C復合材料的熱膨脹系數。對于徑棒法編織多元基體C/C復合材料熱膨脹性能研究報道較少。

編織C/C復合材料具有空間取向的特點，消除了普通二維平面織造預制體易分層的缺陷，代表著先進防熱材料的發展方向。……