PDF《一种 C/C 复合材料水热-溶胶/凝胶改性新工艺》

5 小时氧化后几乎无失重发生. 关键词:C/C 复合材料;

水热;

溶胶-凝胶;

基体改性 中图分类号:TB332 文献标示码:A C/C 复合材料是目前世界上新技术领 域重点研究和开发的一种新型材料, 具有小 比重、高比强,高比模、耐腐蚀、摩擦系数 稳定等优点, 特别是它在高温下依然保持其 力学性能的特性, 使其成为航天航空领域理 想的超高温结构材料, 被广泛应用于航天器 刹车衬垫、固体火箭发动机喷管、再入端头 鼻锥帽等. 但这些优异性能只能在真空或惰 性气氛中才能保持,其在 370℃的有氧环境 下就开始被氧化,并且在温度高于 500℃时 氧化速率加快, 氧化失重使其强度大幅度降 低甚至全部丧失, 极大地制约了 C/C 复合材 料的进一步广泛应用[1-3] .因此,提高 C/C 复合材料的抗氧化性能就成了使其发挥优 异性能的关键. 目前,C/C 复合材料的氧化防护主要分 为两种:外覆涂层[4-5] 和基体改性[6-8] .外覆 SiC 等高温陶瓷涂层主要是解决 C/C 复合材 料在高温下的防氧化问题, 但是在较低的温 度下, 由于涂层与基体之间不可避免的热膨 胀系数差异所造成的裂纹无法愈 合,涂层在低温段对材料无法实现有效保 护.为了提高材料在全温段的抗氧化性能, 对C/C 复合材料进行基体改性是一种很有 效的方法, 可以提高复合材料本身在低温段 的抗氧化能力.研究发现,通过浸渍法、添 加剂法等向 C/C 复合材料基体中引入氧化 抑制剂, 如硼、 硅、 钛、 锆等元素的碳化物、 氮化物、氧化物,或者磷酸盐、硼酸盐等, 可以在低温对材料本身进行保护[9-14].本 文则采用一种新颖的水热-溶胶/凝胶法对碳 /碳复合材料基体进行改性,研究了工艺因 素对复合材料结构和抗氧化性能的影响. 1. 实验 1.1 试样的制备 实验采用2D-C/C 复合材料,密度1.70g/cm3 .将试样切成大小为10*8*6 mm3 的块状,依次用