添加碳化鉭炭-炭復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、炭/炭復(fù)合材料具有質(zhì)輕、抗熱震、耐高溫、耐燒蝕和粒子侵蝕、高溫強(qiáng)度高、膨脹系數(shù)低等優(yōu)異性能，是一種理想的噴管材料，廣泛應(yīng)用于固體火箭發(fā)動機(jī)。新一代高性能固體火箭發(fā)動機(jī)的出現(xiàn)，對發(fā)動機(jī)噴管喉襯的抗燒蝕性能提出了更高的要求。 本文以炭纖維針刺整體氈為預(yù)制體，采用在預(yù)制體成型過程中添加碳化鉭粉末的新方法，經(jīng)過化學(xué)氣相沉積和樹脂浸漬/炭化混合增密，制備添加碳化鉭炭/炭復(fù)合材料?？疾炝颂蓟g含量、熱處理溫度和熱解炭含量對材料的組織結(jié)構(gòu)、導(dǎo)

2、熱系數(shù)、力學(xué)性能、氧化燒蝕性能的影響，通過對材料進(jìn)行光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡和X射線衍射等分析，探討了材料性能的影響因素及影響機(jī)理。研究結(jié)果表明： (1)與未添加碳化鉭的復(fù)合材料相比，在制備工藝條件相同的情況下，添加碳化鉭能提高炭/炭復(fù)合材料的石墨化度，表明碳化鉭具有一定的促進(jìn)石墨化作用。 (2)在相同的熱處理溫度下，隨著碳化鉭含量的增加，材料的石墨化度提高，微晶尺寸增大，層面間距減小，材料垂直方向的導(dǎo)熱系數(shù)降低，而平行方向

3、的導(dǎo)熱系數(shù)卻由于碳化鉭促進(jìn)石墨化作用而先增大后減小。 (3)對于剪切破壞模式，未添加碳化鉭炭/炭復(fù)合材料表現(xiàn)為假塑性斷裂方式，斷裂功較高，而添加碳化鉭炭/炭復(fù)合材料為脆性斷裂方式，斷裂功較小。對于壓縮破壞模式，添加碳化鉭的炭/炭復(fù)合材料與未添加碳化鉭的炭/炭復(fù)合材料相似。材料的平行壓縮載荷一位移曲線均呈拋物形特征，失效機(jī)制既有層間分層、又有剪切斷裂。垂直壓縮表現(xiàn)為對角的剪切破壞或?qū)娱g分層或二者結(jié)合的復(fù)合失效模式。 (4)

4、在相同氧化條件下，添加碳化鉭炭/炭復(fù)合材料的氧化失重率較未添加碳化鉭的試樣略有減少，且材料的氧化起始溫度隨碳化鉭含量的增加而提高，表明碳化鉭的添加可在一定程度上改善材料的抗氧化性能。 (5)碳化鉭顆粒的添加使材料的力學(xué)性能降低，同時燒蝕過程中生成液態(tài)氧化鉭，加大了機(jī)械剝蝕和熔化流失等力學(xué)因素引起的質(zhì)量損失，同時液態(tài)氧化鉭的流失使表面粗糙度增大，惡化了燒蝕條件，綜合作用的結(jié)果是加大了復(fù)合材料的燒蝕率。 (6)添加碳化鉭炭