掺杂难熔金属碳化物对炭1炭复合材料烧蚀微观结构的影响-新型炭材料.PDF

第# 卷! 第 期 新! 型! 炭! 材! 料 A/’0 #! B/0 ! ## 年) 月 B# 98C7DB 682#CE8F5 GH)0 ## ! 文章编号：! %##-!,,- （## ）#!##(-!#) 掺杂难熔金属碳化物对炭 炭复合材料 烧蚀微观结构的影响 %， ，’ ’ ’ ’ 王俊山 ，! 李仲平 ，! 敖! 明 ，! 许正辉 ， % ’ ’ 刘! 朗 ，! 胡子君 ，! 彭维周 （%0 中国科学院山西煤炭化学研究所 炭材料重点实验室，山西 太原 #’### %；! 0 中国科学院研究生院，北京 %###’( ； ’ 0 航天材料及工艺研究所 先进功能复合材料技术国防科技重点实验室，北京 %###-) ） 摘! 要：! 详细分析和比较了’4 炭 炭复合材料及其添加难熔金属碳化物的试样在三种烧蚀条件下的烧蚀结果、 微观结构及形貌。5#6 观察结果显示，纤维与基体间的界面优先烧蚀现象对纯炭 炭试样是普遍存在的，相反，对 难熔金属碳化物掺杂的炭 炭试样而言，纤维却总是优先被烧蚀；纤维单丝相对基体优先烧蚀越明显，材料宏观烧 蚀率越大。对纯炭 炭试样烧蚀表层区的2#6 观察结果表明，在烧蚀过程中炭纤维和基体炭均发生明显的微观结 构变化，具体表现为炭纤维的微晶尺寸显著长大，而基体炭原有层片区则出现柱状炭。烧蚀测试条件对材料宏观 和微观形貌及烧蚀机理都有影响。 关键词： ! 炭 炭复合材料；烧蚀；扫描电镜；透射电镜；微观结构 中图分类号：! 27 ’’’ 文献标识码：! 8 %! 前言 ! 试样及测试条件 炭 炭（9 9 ）复合材料由于具有耐高温、耐烧 ! 0 # 试样 蚀和粒子侵蚀、高温强度高等优异性能，已成为火箭 测试试样选择两类，一类是’4 增强9 9 复合 发动机喉衬、再入飞行器头部防热材料的首选材料， 材料，基体为沥青炭，简称 9 9 ；另一类是在相同 受到各国的高度重视［%］。 9 9复合材料中利用浸渍法掺杂难熔金属碳化物 为了进一步提高9 9 复合材料材料耐烧蚀及 （:;9 、=9 、2%9 、9 ），难熔金属碳化物的质量分数 抗粒子侵蚀性能，炭材料工作者进行了很多尝试。 约为’# ? ，简称9 9 + 69 。两种试样均为! % $$ 在材料中加入难熔金属碳化物就是提高9 9 复合 圆柱。 ［! ］ 材料烧蚀和侵蚀性能的一种方法 。为了研究加 ! 0 !# 烧蚀试验 入难熔金属碳化物对9 9 复合材料烧蚀性能及烧 电弧加热器驻点烧蚀试验条件见表%。 蚀形貌的影响，利用混合、浸渍 炭化的方法研制了 ! 0 $# 微观结构观察 一种单一比例的掺杂难熔金属:; 、= 、2% 、2 、 等 采用5!# 型扫描电镜，对试样的烧蚀表面进 碳化物的9 9 复合材料（简称 9 9 + 69 材料）。 行观察，加速电压为 @A 。 利用电弧加热器测量了添加和未添加难熔金属碳化 对于透射电镜观察，试样制备是进行微观结构 物的9 9 复合材料在不同试验状态下的烧蚀性能。 研究工作的关键。在取样和制样过程中要保证烧蚀 ［) ］ 表层的真实结构不受损伤，即在取样、预处理制样过 9 9 复