PyC界面层厚度对三维针刺C/ZrC-SiC复合材料力学性能影响规律

杨晓辉 李克智 白龙腾 王 毅

（1 西北工业大学，西安 710072）

（2 西安航天动力研究所，西安 710010）

0 引言

C/SiC 复合材料因其优良的高温强度保留率、断裂韧性、良好的化学惰性、耐烧蚀及较低的热膨胀等性能，被认为空天飞行器热端部件（如鼻锥、火箭喷管、机翼前缘等）最有前途的备选材料［1-5］。然而，随着空天飞行器飞行速度的持续增加（大于5Ma），要求这些组件在发射期间、返回或飞行过程中需要承受更高的温度和更大的机械振动应力，部件局部温度可能超过2 000 ℃，而C/SiC 复合材料SiC 基体在超过1 700 ℃以上会发生主动氧化反应［6］生成SiO，失去对碳纤维和基体的保护，导致其无法实现1 650 ℃以上长时间服役工作，故有必要不断提高C/SiC 复合材料服役使用温度，同时兼顾良好的力学特性。

目前，有关提高C/SiC 复合材料耐温能力的主要方法有涂层制备［7-9］和基体改性［10-14］两种。其中，基体改性技术因超高温陶瓷分散均匀、良好的工艺性以及简单易实现，成为提高C/SiC 复合材料耐温能力的主要技术途径；而在现有常见基体改性材料ZrC、ZrB2、HfC、HfB2几种陶瓷中，ZrC 陶瓷凭借耐温高、低成本、抗氧化等优势，引起国内外研究学者广泛关注［15-17］。但大多数改性ZrC 陶瓷均需要Zr 系化合物和C 经过高温碳热还原反应获得，使得高温热处理会促使纤维和基体在界面处发生强烈的腐蚀反应，进而对碳纤维造成结构损伤［18］，一定程度降低了改性C/SiC 复合材料力学性能。因此，十分有必要在保证C/ZrC-SiC 复合材料耐温能力的同时，需进一步改善C/ZrC-SiC复合材料力学性能。……