C／C－Cu復合材料的燒蝕形貌和燒蝕機理
2018-05-22 08:56:31宗彥旭吳坤堯
宇航材料工藝 2018年2期
孫 樂 王 成 宗彥旭 吳坤堯 丁 旭
（1 西安航空學院材料工程學院，西安 710077）
（2 西安航空學院新材料研究所，西安 710077）
0 引言
C／C－Cu復合材料通過向多孔的C／C復合材料預制體中引入低熔點的Cu，兼具Cu高導電、導熱和良好的韌性以及C／C復合材料的低密度、低膨脹、耐燒蝕和優良的摩擦磨損性能，在滑動材料、功率半導體支撐電極材料、抗燒蝕材料等方面具有良好應用潛力［1－6］。 目前對 C／C－Cu 復合材料摩擦磨損性能方面的研究較多［7－9］，而利用Cu在高溫下氣化蒸發帶走基體熱量或者熱沉作用以達到材料降溫目的［10］，從而提高C／C復合材料抗燒蝕性能的研究較少。冉麗萍等［11］采用真空熔滲技術制備 C／C－Cu復合材料，在氧乙炔條件下燒蝕發現C／C－Cu復合材料的燒蝕性能優于 C／C復合材料。陳英博等［12］在等離子燒蝕條件下發現C／C－Cu復合材料的燒蝕性能優良。在之前研究基礎上，本文作者采用壓力浸滲法制備了不同C／C預制體密度的C／C－Cu復合材料，發現在H2－O2火焰下 C／C 預制體密度為 0.99 g／cm3左右時復合材料的燒蝕性能優良［13］。本文選取密度為0.96 g／cm3的C／C 預制體制備 C／C－Cu復合材料，對不同燒蝕區域的微觀形貌和成分進行了分析，進一步研究C／C－Cu復合材料的抗燒蝕性能和機理。
1 實驗
1.1 C／C－Cu 復合材料的制備
將PAN預氧化纖維整體氈碳化后得到碳氈，然后通過等溫CVI工藝制成密度為0.96 g／cm3的多孔C／C預制體，利用氣體壓力浸滲法制備最終密度為4.91 g／cm3的C／C－Cu復合材料。 同時，采用等溫 CVI和樹脂浸漬碳化（IR）制備密度為 1.9 g／cm3的 C／C復合材料做為對比樣品，具體工藝見文獻［14］。
1.2 燒蝕試驗
采用 H2－O2火焰，O2氣壓和流量分別為 1
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