C／C－Cu复合材料的烧蚀形貌和烧蚀机理

2018-05-22宗彦旭吴坤尧

宇航材料工艺 2018年2期

孙乐王成宗彦旭吴坤尧丁旭

（1 西安航空学院材料工程学院，西安 710077）

（2 西安航空学院新材料研究所，西安 710077）

0 引言

C／C－Cu复合材料通过向多孔的C／C复合材料预制体中引入低熔点的Cu，兼具Cu高导电、导热和良好的韧性以及C／C复合材料的低密度、低膨胀、耐烧蚀和优良的摩擦磨损性能，在滑动材料、功率半导体支撑电极材料、抗烧蚀材料等方面具有良好应用潜力［1－6］。目前对 C／C－Cu 复合材料摩擦磨损性能方面的研究较多［7－9］，而利用Cu在高温下气化蒸发带走基体热量或者热沉作用以达到材料降温目的［10］，从而提高C／C复合材料抗烧蚀性能的研究较少。冉丽萍等［11］采用真空熔渗技术制备 C／C－Cu复合材料，在氧乙炔条件下烧蚀发现C／C－Cu复合材料的烧蚀性能优于 C／C复合材料。陈英博等［12］在等离子烧蚀条件下发现C／C－Cu复合材料的烧蚀性能优良。在之前研究基础上，本文作者采用压力浸渗法制备了不同C／C预制体密度的C／C－Cu复合材料，发现在H2－O2火焰下 C／C 预制体密度为 0.99 g／cm3左右时复合材料的烧蚀性能优良［13］。本文选取密度为0.96 g／cm3的C／C 预制体制备 C／C－Cu复合材料，对不同烧蚀区域的微观形貌和成分进行了分析，进一步研究C／C－Cu复合材料的抗烧蚀性能和机理。

1 实验

1.1 C／C－Cu 复合材料的制备

将PAN预氧化纤维整体毡碳化后得到碳毡，然后通过等温CVI工艺制成密度为0.96 g／cm3的多孔C／C预制体，利用气体压力浸渗法制备最终密度为4.91 g／cm3的C／C－Cu复合材料。同时，采用等温 CVI和树脂浸渍碳化（IR）制备密度为 1.9 g／cm3的 C／C复合材料做为对比样品，具体工艺见文献［14］。