抗燒蝕C/C 復合材料研究進展

付前剛，張佳平，李賀軍

(西北工業大學 凝固技術國家重點實驗室，陜西 西安 710072)

1 前言

C/C 復合材料具有低比重、高比強、高比模、低熱膨脹系數、耐熱沖擊等一系列優異性能，作為火箭喉襯噴管及空天飛行器熱防護系統具有其它材料難以比擬的優勢［1-3］。由于C/C 復合材料是由炭基體與增強炭纖維組成，炭在高溫下容易氧化。研究發現，C/C 復合材料在400 ℃以上就會迅速氧化，導致各種性能明顯下降［4］。C/C 復合材料的易氧化特性嚴重制約了其在航空航天與軍事領域的深入應用。而且，隨著發動機性能的不斷提升，C/C 復合材料的工作環境也變得愈加惡劣。除了要求承受和傳遞的各種靜態、動態載荷外，還要承受推進劑燃燒產生的高溫、高壓、高速且含有大量凝聚相顆粒燃氣流的燒蝕和沖刷，這對C/C 復合材料的性能提出了極其苛刻的要求［5］。近年來，我國航空航天領域的快速發展，對耐高溫抗燒蝕C/C 復合材料提出迫切需求，解決C/C 復合材料的高溫氧化燒蝕問題顯得尤為重要燒蝕性能。目前，提高C/C 復合材料的主要途徑包括炭纖維預制體結構優化、熱解炭織構控制、在基體中摻雜陶瓷相改性，以及在C/C 復合材料表面涂覆抗燒蝕涂層。筆者綜述C/C 復合材料抗燒蝕領域的最新研究進展，同時對未來研究重點進行了展望。

2 抗燒蝕C/C 復合材料

2.1 預制體結構與熱解炭織構

2.1.1 預制體結構對C/C 復合材料燒蝕性能的影響

預制體結構影響C/C 復合材料的斷裂機制和致密化過程，進而影響材料的抗燒蝕性能。……