高温熔渗反应制备CCSiCZrC复合材料及性能研究

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1、中图分类号!旦三32UDC31硕士学位论文学校代码!Q533密级公珏高温熔渗反应制备C／C．SiC．zrC复合材料及性能研究PreparationofC／C—SiC-ZrCCompositesbyReaCtionMeltInfiltrationandSmdyonPerformanceoftheMaterials作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：房啸材料科学与工程材料学粉末冶金研究院黄启忠教授中南大学2013年5月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论

2、文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：盏叠日期：丛隆年立月旦日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：丝导师签碰

3、鲚期：址年』月立目高温熔渗反应制备C／C．SiC．ZrC复合材料及性能研究摘要：C／C复合材料作为热结构材料被广泛应用于航空、航天等领域，使用环境多为高温有氧环境，因此对其抗氧化耐烧蚀性能提出了苛刻的要求。本论文在分析了国内外C／C复合材料耐高温研究的基础上，开展了对C／C．SiC．zrC复合材料的研究，具体研究内容包括：研究了不同工艺参数对高温熔渗反应制备C／C．SiC．Z圮复合材料密度的影响；研究了C／C．SiC．ZrC复合材料的力学性能、氧化性能和烧蚀性能及影响因素。主要结论如下：(1)实验表明，熔渗温度较高，制得材料的密度高；预制体纤维密度高，引入陶瓷相少，最

4、终材料密度低。初始密度为1．4g／cm3的2．5DC／C复合材料在2100℃下进行熔渗反应，最终材料密度可达2．16g／cm3。(213D复合材料纤维与热解炭结合差，断裂时吸收能量少；内部陶瓷相含量少，整体密度低；而且部分纤维参与熔渗反应变成较脆的陶瓷相，导致3D复合材料力学性能较差。本实验制得2．5D复合材料的弯曲强度为147．38MPa，压缩强度为252．4MPa，3D复合材料的弯曲强度为50．4MPa，压缩强度为132．3MPa，两种材料的弯曲强度较改性前分别提高17．6％和23．4％。(3)温度低时Si02保护层的自愈合效果不好，导致材料抗氧化性能不佳；3D复

5、合材料陶瓷相少，抗氧化性能不佳。2．5D复合材料在1200℃下氧化30min失重率为1．473％，表现出较好的抗氧化性能：3D复合材料在1200℃下氧化30min失重率为14．097％。(4)表面光滑的材料受到机械剥蚀效果小，具有较好的耐烧蚀性能；材料的轴向方向具有陶瓷含量高的网胎层，烧蚀性能较好；3D复合材料的陶瓷相少，耐烧蚀性能不佳。2．5D复合材料从材料轴向方向使用氧乙炔焰烧蚀20s后质量烧蚀率为1．768mg／s，线烧蚀率为9．6um／s。3D复合材料使用氧乙炔焰烧蚀20s后质量烧蚀率为2．445mg／s，线烧蚀率为19““s。图37幅，表13个，参考文献56

6、篇。关键词：高温熔渗反应；碳化锆(ZrC)；碳化硅(SiC)；C／C复合材料分类号：TB332IIIIIPreparationofC／C—SiC—ZrCCompositesbyReactionMeltInllltrationandStudyonPerformanceoftheMaterialsAbstr．act：C／Ccompositesarewidelyusedinaviation，aerospaceandotherareasasatherrnals仃ucturemateriaLsothatitisnecess锄．vtodevelopnewthemalprotect

7、ionmaterials．Onthebaseofultra．hightemperaturematerialsresearchabroadandathome，thisdissenationinVestigatedC／C·SiC-ZrCcorXlposites．Theef艳ctsofpreparationparametersonC／C．SiC．ZrCcomposites’densitVwerestudied；themechanicalproperties，meoxidationperformanceandtheablationperformanceoft