烧蚀型面结构对CVI+HPIC工艺制备针刺C/C喉衬等离子烧蚀性能的影响

摘要

以碳纤维无纬布/碳纤维网胎叠层针刺预制体为增强体,经化学气相渗透(CVI)联合沥青高压碳化(HPIC)工艺制备了热解碳+沥青碳双元基针刺C/C喉衬材料,利用X射线断层扫描(μ-CT)和扫描电镜(SEM)表征了材料的微观结构,采用等离子烧蚀试验考察了针刺喉衬材料X-Y纤维铺层面(0°)、Z向针刺面(90°)以及两者间过渡层面(23°、45°和68°)的烧蚀性能.结果表明,采用CVI+HPIC组合工艺能使针刺材料达到高致密态,获得了孔隙率仅为4％的C/C材料,材料内部孔隙呈离散态分布,其中98％的孔隙为小于20μm的小孔.烧蚀结果显示,针刺C/C材料不同区域的烧蚀性能存在差异,从X-Y层面(0°)到Z向针刺面(90°),其耐烧蚀性能呈先增强后减弱的趋势,68°层面耐烧蚀性能最好,线、质量烧蚀率分别为0.056 mm/s、0.050 g/s.烧蚀面纤维的排布是影响烧蚀性能的关键因素,68°层面因形成的尖端烧蚀模式占比较高,表现出最佳的耐烧蚀性能.