整体抗氧化C_C_ZrC_SiC复合材料的超高温烧蚀性能研究.pdf

第26卷第8期无机材料学报Vol.26No.8
2011年8月JournalofInorganicMaterialsAug.,2011

文章编号:1000-324X(2011)08-0852-05DOI:10.3724/SP.J.1077.2011.00852

整体抗氧化C/C-ZrC-SiC复合材料的超高温烧蚀性能研究

武海棠1,2,魏玺1,于守泉1,张伟刚1
(1.中国科学院过程工程研究所,多相复杂系统国家重点实验室,北京100190;2.中国科学院研究生院,北京
100049)

摘要:以聚合有机锆与聚碳硅烷组成的共溶前驱体为原料,采用溶液浸渍−裂解(PIP)工艺制得了2DC/C-ZrC-SiC
复合材料,对复合材料的超高温烧蚀性能进行了研究.利用SEM和XRD对烧蚀后材料的微观结构和物相组成进行
分析,探讨了复合材料的抗烧蚀机理.结果表明,复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率随着ZrC含量的增加先减小后
增大.其中ZrC含量为17.45vol%的复合材料具有最优的抗烧蚀性能,即在表面温度为2200℃,等离子焰烧蚀300s

后,其质量烧蚀率仅为1.77mg/s,线烧蚀率为0.55μm/s.研究发现,材料表层的ZrC氧化生成的ZrO2溶于SiC氧化

生成的SiO2中,形成粘稠的二元玻璃态混合物,有效阻止氧化性气氛进入基体内部,对抗超高温烧蚀起到协同
作用.
关键词:前驱体浸渍−裂解;C/C-ZrC-SiC复合材料;烧蚀性能
中图分类号:TB332文献标识码:A

AblationPerformancesofMulti-phasedC/C-ZrC-SiCUltra-highTemperatureComposites

WUHai-Tang1,2,WEIXi1,YUShou-Quan1,ZHANGWei-Gang1

(1.StateKeyLabofMulti-phaseComplexSystems,InstituteofProcessEngineering,ChineseAcademyofSciences,Beijing
100190,China;2.GraduateUniversityoftheChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)

Abstract:The2DC/C-ZrC-SiCcompositeswerepreparedthroughprecursorinfiltrationandpyrolysis(PIP)
processusingahybridprecursorcontainedpolycarbosilaneandorganiczirconium-containedpolymericprecur-
sor.Themicrostructuresandablationbehaviorsofthepreparedcompositeswerestudied.Thecompositionand
microstructureoftheablatedsampleswerecharacterizedbyXRDandSEM,respectively.Theresultsshowthat
themassablationrateandlinearablationrateofthecompositesgenerallyfirstlydecreaseandthenincreasewith
theincreasingofZrCcontents.Thesamplewith17.45vol%ZrChasoptimumanti-ablationproperty.Afterabla-
tionat2200℃for300sviatheplasmatorchheatingtechnique,themasslossandlinearrecessionrateisaslow
as1.77mg/sand0.55μm/s,respectively.Itisfoundthatduringultra-hightemperaturestage,thematrixofZrC

andSiCareoxidizedintoZrO2andSiO2,whichformakindofviscousbinaryglassymixture.Themixture
couldeffectivelycovertheablationsurfaceandthereforepromoteitsanti-ablationproperty.
Keywords:precursorinfiltrationandpyrolysis;C/C-ZrC-SiCcomposite;anti-ablationproperty

在高温惰性气