航天領(lǐng)域C/C復(fù)合材料研究進(jìn)展

王俊山 徐 林 李 煒 宋永忠 樊 楨 劉宇峰 李新濤 李同起 許正輝 馮志海

（航天材料及工藝研究所，先進(jìn)功能復(fù)合材料技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100076）

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C/C 復(fù)合材料是一類以碳纖維為增強(qiáng)體骨架、以碳為基體經(jīng)過液相法或氣相法制備而成的復(fù)合材料，它不僅具有炭素材料優(yōu)異的耐燒蝕、高溫強(qiáng)度高等特點(diǎn)，而且具有纖維增強(qiáng)復(fù)合材料可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，優(yōu)異的力學(xué)、熱物理和抗熱沖擊性能，是唯一能夠在2 500 ℃以上保持較高機(jī)械性能的材料［1-2］。自1958年被首次發(fā)現(xiàn)至今，C/C 復(fù)合材料以其突出的綜合性能，一直被認(rèn)為航空航天領(lǐng)域首選的高溫?zé)岱雷o(hù)材料，被廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)略導(dǎo)彈彈頭端頭、發(fā)動(dòng)機(jī)噴管、航天飛機(jī)鼻錐/前緣、高超聲速飛行器鼻錐等關(guān)鍵熱端部件［3-7］。

C/C復(fù)合材料的研究和發(fā)展已超過半個(gè)多世紀(jì)，國(guó)外從20世紀(jì)50年代后期開始一直致力于C/C復(fù)合材料設(shè)計(jì)、工藝、考核及應(yīng)用研究。美國(guó)研制的高密度C/C復(fù)合材料鼻錐成功應(yīng)用于第三代洲際彈道導(dǎo)彈彈頭防熱材料，保證了超高溫?zé)g防熱［8］；研制的米級(jí)大尺寸C/C復(fù)合材料成功應(yīng)用于阿里安-5等發(fā)動(dòng)機(jī)噴管、擴(kuò)散段，保證了固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)耐高溫、抗沖刷熱防護(hù)［4］；研制的先進(jìn)C/C復(fù)合材料（Advanced C/C，ACC）成功應(yīng)用于航天飛機(jī)鼻錐、前緣，成為人類歷史上可重復(fù)使用熱防護(hù)材料發(fā)展的里程碑［9-11］；本世紀(jì)初至今，隨著X-43A、HyFly、X-51A等高超聲速飛行器技術(shù)發(fā)展，西方國(guó)家在超高溫有氧環(huán)境使用C/C復(fù)合材料方面開展了大量研究和攻關(guān)，在系列高超聲速飛行器計(jì)劃支持下進(jìn)行了大量地面和飛行試驗(yàn)考核，表現(xiàn)出較好的應(yīng)用前景［12-20］。……