苯基硅橡膠/硅氮陶瓷前驅(qū)體復(fù)合絕熱層燒蝕機理

周傳健，張 惠，周凱運，張 晨，陳國文，

龍 騰1，馬 琳1，牟秋紅2 ，劉月濤2

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苯基硅橡膠/硅氮陶瓷前驅(qū)體復(fù)合絕熱層燒蝕機理

周傳健1，張 惠1，周凱運1，張 晨1，陳國文1，

龍 騰1，馬 琳1，牟秋紅2，劉月濤2

(1.山東大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，濟南 250061；2.山東省科學(xué)院新材料所，濟南 250014)

采用甲基苯基聚硅氧烷(PMPS)與聚硅氮烷PNS-3為復(fù)合基體，氣相法白炭黑和炭纖維為填充材料，制備了有機硅耐燒蝕復(fù)合材料，并采用氧乙炔焰燒蝕實驗的方法研究了材料的燒蝕性能。在對燒蝕后的材料形貌SEM分析和采用XRD、FT-IR、EDS等方法進行了成分分析的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)加入聚硅氮烷后，苯基硅橡膠的燒蝕行為發(fā)生了變化，提出了氧化層、成炭層、陶瓷層、裂解層和基體五區(qū)域的新燒蝕模型，并對燒蝕機理進行了初步探討。研究表明，絕熱層在燒蝕過程中，氧化層主要組分是SiO2，起到隔絕氧化性氣氛滲入的作用；氧化層下是新生成的耐高溫、耐氧化的SiC陶瓷；成炭層堅硬致密起到了熱防護的作用。

甲基苯基聚硅氧烷；耐燒蝕材料；氧化層； 陶瓷層；成炭層

0 引言

近幾十年來，隨著火箭和宇航技術(shù)的發(fā)展和進步，構(gòu)造簡單、質(zhì)量輕、推重比大的沖壓發(fā)動機得到大力的發(fā)展和應(yīng)用。固沖發(fā)動機一般采用固體火箭助推器與沖壓發(fā)動機共用一個燃燒室的方案，發(fā)動機工作時，當(dāng)助推器中的固體推進劑不完全燃燒后，補燃室內(nèi)表面完全暴露在主發(fā)動機所產(chǎn)生的高溫高速燃氣之中，且由于空氣的進入，補燃室內(nèi)處于一種富氧的狀態(tài)下，燃氣組分、空氣中的氧、絕熱層材料之間會發(fā)生比較劇烈的化學(xué)反應(yīng)。……