论文部分内容阅读
本文提出了一种新的防热隔热一体化材料体系,并采用抽滤技术(PowderInfiltration,简称PI)和化学气相渗技术(IsothermalChemicalVaporInfiltration,简称ICVI)制备了碳-高硅氧纤维增强C-SiC防热隔热一体化材料(简称C-HSF/C-SiC材料)。该材料由防热层和隔热层两部分组成,防热层为致密的C/C-SiC和C/C复合材料,起到抗氧化抗烧蚀的作用;隔热层为低密度的高硅氧纤维增强碳(简称HSF/C)复合材料,在高温下实现隔热的目的。观察和分析了C-HSF/C-SiC材料的微观结构,并对材料的整体性进行了评价。分别测量了一体化材料防热层和隔热层的力学性能、烧蚀性能和热物理性能。根据C-HSF/C-SiC材料结构和传热学原理编译了计算程序-TempC,计算了给定热环境条件下C-HSF/C-SiC材料内部温度分布,分别讨论了材料结构和物性对一体化材料背温的影响。研究结果表明:C-HSF/C-SiC材料防热层和隔热层依靠针刺纤维束和热解碳基体结合成一个整体,该材料具有良好的力学性能、抗烧蚀性能和隔热性能。采用PI和ICVI混合技术,通过在防热层添加不同的抗氧化剂和涂层,改变隔热层纤维预制体的种类结构和基体成分,能够成功制备其它各种防热隔热一体化材料。模拟计算表明,TempC可以实现如下两个功能:(1)在给定热环境条件下,对于已知材料的结构和物性,可以计算出材料的内部温度分布,并确定使用过程中热防护材料的最大背温;(2)对于确定的金属承力结构,在限定背温条件下,通过计算能够指出防热隔热一体化材料对结构和物性的要求,从而对材料设计提供有效的理论指导。