發(fā)布時(shí)間：2021-10-07 19:36

　　碳/碳（C/C）復(fù)合材料具有低密度、高比強(qiáng)度、高比模量、優(yōu)異的高溫力學(xué)性能,是新一代先進(jìn)飛行器熱防護(hù)和動(dòng)力系統(tǒng)的主要備選材料。由于C/C復(fù)合材料較高的氧化敏感性,嚴(yán)重限制了其在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。為了拓寬C/C復(fù)合材料在高溫氧化環(huán)境中的應(yīng)用范圍,本文以2D針刺纖維預(yù)制體為增強(qiáng)相,以天然氣為熱解碳前驅(qū)體,采用等溫化學(xué)氣相沉積工藝制備多孔C/C復(fù)合材料,然后利用反應(yīng)熔滲法在多孔C/C復(fù)合材料內(nèi)部引入SiC、SiC-ZrB₂陶瓷相,以提高C/C復(fù)合材料的抗燒蝕性能。在此基礎(chǔ)之上,采用溶膠凝膠-碳熱還原法在多孔C/C復(fù)合材料內(nèi)部原位生長(zhǎng)SiC納米線以增韌SiC-ZrB₂改性的C/C復(fù)合材料。借助掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、熱導(dǎo)測(cè)試儀、熱膨脹測(cè)試儀和萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)對(duì)改性C/C復(fù)合材料進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)、物相組成、物理性能和力學(xué)性能進(jìn)行分析,并研究改性C/C復(fù)合材料在氧乙炔火焰和固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)羽流環(huán)境中的燒蝕行為,通過燒蝕產(chǎn)物、燒蝕形貌及相關(guān)熱物理性能探討了改性C/C材料的燒蝕機(jī)理,主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:采用等溫化學(xué)氣相沉積工藝制備了不同密度的C/C復(fù)合材... 

【文章來源】：西北工業(yè)大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：155 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

HfC-MoSi2復(fù)合材料燒蝕后的形貌

制備出硼化物復(fù)合陶瓷材料，如圖1-2 所示。硼化物復(fù)合陶瓷材料高溫氧化試驗(yàn)研究結(jié)果表明[49-52]，在 1300-1600℃范圍內(nèi)形成的硼硅酸鹽玻璃涂層具有良好的表面自愈合性，有效阻擋氧化氣氛向復(fù)合材料內(nèi)部的擴(kuò)散，從而為復(fù)合材料提供長(zhǎng)時(shí)間的保護(hù)。在 1600-2200℃范圍內(nèi)形成的鋯硅酸鹽玻璃和過渡金屬氧化物保護(hù)層能有效抵御高溫火焰的侵蝕，從而提高了硼化物陶瓷材料的氧化防護(hù)能力和抗燒蝕性能。J.W.Zimmermann 等[53]采用熱壓燒結(jié)法制備了 ZrB2-SiC 復(fù)合材料，并研究了 SiC 含量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明，當(dāng)復(fù)合材料中含有27vol%的 SiC 時(shí)，具有較好的力學(xué)性能，其楊氏模量為 508 GPa，彎曲強(qiáng)度為 720 MPa

如圖1-3 所示，并在航空煤油發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)猸h(huán)境下測(cè)試了其燒蝕性能，經(jīng)過 150 s 燒蝕后，發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴擴(kuò)張段外形尺寸保持完整，沒有開裂、剝落現(xiàn)象發(fā)生，顯示了 C/SiC 復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用潛力。Uhlmann Franziska 等[104]將 ZrB2和 Ta 陶瓷粉預(yù)先添加到纖維預(yù)制體中，然后利用聚碳硅烷溶液填補(bǔ)纖維預(yù)制體中的孔隙，經(jīng)過高溫裂解后制備出了C/C-SiC-ZrB2-TaC 復(fù)合材料，研究結(jié)果表明，隨著 ZrB2和 TaC 陶瓷粉含量的增加，C/C-SiC-ZrB2-TaC 復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度、楊氏模量和層間剪切強(qiáng)度分別提高了 27%、28%和22%，在氧乙炔火焰燒蝕環(huán)境中添加 ZrB2-TaC 復(fù)合材料的燒蝕率降低了 50%以上。盧錦花等[105]將 HfC 前驅(qū)體、ZrC 前驅(qū)體和聚碳硅烷按一定比例混合后，經(jīng) 1500℃高溫裂解后制備了 C/C-SiC-HfC-ZrC 復(fù)合材料

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]添加碳化鉭炭/炭復(fù)合材料的制備及其性能研究[D]. 趙磊.中南大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3422644