Al-Si-C改性C/C復(fù)合材料的微結(jié)構(gòu)特征與燒蝕行為

常亞彬， 孫 威， 熊 翔， 彭 錚， 陳招科， 王雅雷， 徐永龍

(中南大學(xué) 粉末冶金國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙410083)

Al-Si-C改性C/C復(fù)合材料的微結(jié)構(gòu)特征與燒蝕行為

常亞彬， 孫 威， 熊 翔， 彭 錚， 陳招科， 王雅雷， 徐永龍

(中南大學(xué) 粉末冶金國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙410083)

為了提高C/C復(fù)合材料的抗燒蝕性能，采用反應(yīng)熔滲法制備Al-Si-C改性C/C復(fù)合材料，利用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、能譜和電子探針分析等手段分析熔劑成分、熔滲溫度和氣氛等參數(shù)對復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)的影響。利用氧-乙炔焰燒蝕儀研究Al-Si-C改性C/C復(fù)合材料的燒蝕性能、燒蝕行為及機(jī)理。結(jié)果表明，隨著工藝參數(shù)不同，反應(yīng)熔滲法可制備出三類典型的Al-Si-C改性C/C復(fù)合材料。在1 500 ℃，氬氣氣氛中反應(yīng)熔滲2 h形成了Al+SiC均質(zhì)改性C/C復(fù)合材料；隨著熔滲溫度的升高(1 600 ℃)和熔滲時間的延長(6 h)，形成了Al4SiC4+SiC改性C/C復(fù)合材料；在1 600 ℃，真空氣氛中反應(yīng)熔滲6 h形成了SiC+Al梯度改性C/C復(fù)合材料(Al含量由內(nèi)到外遞減)。三類Al-Si-C改性C/C復(fù)合材料顯示不同的燒蝕行為，其中，SiC+Al梯度改性C/C復(fù)合材料具有最優(yōu)的抗燒蝕性能，在2 500 ℃下燒蝕60 s后，樣品表面無明顯的燒蝕坑，質(zhì)量燒蝕率分別為-1.0×10-3g/s和-1.2×10-3g/s。

C/C復(fù)合材料； 基體改性； 反應(yīng)熔滲； Al-Si-C體系； 燒蝕

1 前言

碳基防熱材料在國防、航天航空領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，尤其近十幾年興起的C/C復(fù)合材料因其優(yōu)異的高溫力學(xué)性能而備受關(guān)注[1,2,3,4]，但其力學(xué)性能在高溫氧化燒蝕環(huán)境中會急劇下降，這限制了它的使用范圍[5,6,7]。目前，通常采用基體改性和涂層法來防止氧氣對基體的侵蝕[8]。在眾多防護(hù)體系中，Al-Si-C體系由于可氧化形成致密的SiO2、Al2O3以及莫來石氧化層，被認(rèn)為可有效解決C/C復(fù)合材料在1500～1700 ℃的氧化燒蝕問題。……