SiC-ZrC陶瓷含量对C/C-SiC-ZrC复合材料性能的影响

摘要

采用聚合物浸渍裂解法制备了不同SiC⁃ZrC含量的C/C⁃SiC⁃ZrC复合材料,系统考察了SiC⁃ZrC含量对C/C⁃SiC⁃ZrC复合材料的微观结构、力学和抗烧蚀性能的影响。结果表明,ZrC的含量显著影响了复合材料的力学性能和耐烧蚀性能。其中ZrC含量为4.53%(体积分数,下同)时复合材料具有最优的力学性能,其弯曲强度、压缩强度和剪切强度分别为358 MPa、277 MPa、115 MPa;ZrC含量为13.03%时,复合材料具有良好的耐烧蚀性能;经过热流密度为3200 kW/m^(2)的氧气⁃乙炔火焰烧蚀300 s后,复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.003 mm/s、0.0016 g/s。另外,随着ZrC含量的增加,PyC层与陶瓷层的界面会产生弱结合;在承担载荷时,PyC层会与陶瓷层先发生移动,使得纤维的增韧效果难以发挥,导致复合材料的力学性能急剧下降。当ZrC含量为13.03%时,氧化生成的ZrO_(2)会牢固地粘附在材料表面,具有一定流动性的SiO_(2)会与ZrO_(2)形成二元共熔的混合物SiO_(2)⁃ZrO_(2),弥补烧蚀过程中气体挥发所造成的孔隙和缺陷,防止含氧组分进一步侵蚀材料,有效提升材料的耐烧蚀、抗氧化性能。