C/C-ZrC-Cu复合材料的微观结构与抗烧蚀性能

摘要

采用低温反应熔渗工艺,以Zr2Cu合金为熔渗金属,在密度为(1.25±0.05)g/cm3的毡基C/C复合材料中引入ZrC+Cu组分,以提高其抗氧化烧蚀性能.采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM),分析C/C-ZrC-Cu复合材料的相组成与微观结构,在氧-乙炔环境下考核材料的抗烧蚀性能.结果表明,C/C-ZrC-Cu复合材料形成了三维网络状(热解碳+ZrC+Cu)混合基体结构,热解碳可以有效防护高温金属熔体对碳纤维造成的损伤,ZrC和Cu的引入有效改善了抗烧蚀性能,氧乙炔烧蚀120 s后,线烧蚀率从毡基C/C复合材料的9.0×10-3 mm/s降低为-1.0×10-3 mm/s,主要归因于材料表面形成了相对完整的ZrO2保护层和Cu的发汗冷却作用,对应的氧化烧蚀机制主要为ZrC、C等氧化引起的热氧化烧蚀和Cu熔化、挥发等引起的热物理烧蚀.