低烧蚀(后同)碳/碳复合材料中组分的化学设计

摘要

碳/碳复合材料基体掺杂高温陶瓷相是提高碳/碳复合材料抗氧化烧失性能的有效途径。本文通过热力学计算，分析了ZrO2基体掺杂的陶瓷-碳/碳复合材料在制备过程中和烧失环境下材料的高温化学反应，并对制备和烧失后的陶瓷-碳/碳复合材料的成分和微观结构变化进行了研究。研究结果表明，ZrO2基体掺杂碳/碳复合材料经过2200℃制备过程后，形成了ZrC-碳/碳复合材料体系，高温烧失后形成ZrO2-碳/碳复合材料体系。试样的XRD分析结果和在超高温条件下烧失后的XRD结果验证了热力学分析结果。此外，通过热力学计算给出了在富C条件下，Zr在不同温度和氧分压下，陶瓷相、碳与分子态及原子态氧的热力学平衡参数状态图，这对确定先进碳/碳复合材料的制备条件，以及研究先进碳/碳复合材料在使用条件下发生的高温化学反应，具有指导意义。