Hf/Zr比例对C/C-HfxZr1-xC复合材料耐烧蚀性能的影响

赵旭宁, 李红, 易黎明, 李梅, 杨敏, 姚彧敏, 任慕苏, 孙晋良

材料工程 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (06) : 227-234.

Hf/Zr比例对C/C-HfxZr1-xC复合材料耐烧蚀性能的影响

  • 赵旭宁, 李红, 易黎明, 李梅, 杨敏, 姚彧敏, 任慕苏, 孙晋良
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摘要

碳/碳(C/C)复合材料在370℃以上易氧化,这限制了其在航空航天及军事领域的进一步应用。因此,提高C/C复合材料的耐烧蚀性能尤为重要。本研究以柠檬酸、乙二醇和金属盐溶液为前驱体,采用前驱体浸渍裂解工艺(PIP)和陶瓷化工艺制备了密度为2.00~2.10 g/cm3的C/C-Hfx Zr1-xC复合材料。研究了不同Hf/Zr比例对C/C-Hfx Zr1-xC复合材料耐烧蚀性能的影响。结果表明,Hfx Zr1-xC是一种固溶体陶瓷。随着Hf比例的增加,烧蚀率先减小后增大,其中C/C-Hf0.5Zr0.5C的耐烧蚀性能最佳,在3.5 MW/m2热流密度下烧蚀120 s时,C/C-Hf0.5Zr0.5C的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为1.39×10-2 g/s和7.49×10-3 mm/s。因为C/C-Hf0.5Zr0.5C的氧化产物HfO2-ZrO2对纤维和基体的附着力较强,可以减少纤维和基体受到的机械剥蚀,同时HfO2-ZrO2混合物的熔点较低,有利于形成HfO2-ZrO2的熔融混合物,从而降低氧化层的透氧性。

关键词

C/C-HfxZr1-xC复合材料 / PIP / 耐烧蚀性能 / 固溶体

中图分类号

TB332

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赵旭宁, 李红, 易黎明, 李梅, 杨敏, 姚彧敏, 任慕苏, 孙晋良. Hf/Zr比例对C/C-HfxZr1-xC复合材料耐烧蚀性能的影响. 材料工程. 2025, 53(06): 227-234

基金

上海市教育发展基金会和上海市教育委员会“曙光计划”项目(18SG34)

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