纤维增强酚醛防热材料是一种高效的烧蚀防热材料,能够保障高速飞行器在气动热作用下维持结构强度和正常运转。烧蚀防热材料在大于10MW/m²热流条件下的防护能力到目前为止仍无法被其它材料替代。但随着飞行器的飞行距离和飞行速度大幅度提升,对烧蚀防热材料的耐烧蚀能力提出了全新的要求。传统的纤维增强酚醛防热材料,在某些使用环境下的防护能力已经捉衿见肘。通过对烧蚀材料的改性,进而提高抗烧蚀性能,能够拓展纤维增强烧蚀防热材料的应用领域。本文以酚醛基烧蚀防热材料为研究对象,围绕引入不同体系的陶瓷相开展研究工作,针对石英酚醛材料和碳酚醛材料筛选了不同的陶瓷体系,研究了引入陶瓷相后的烧蚀机理变化。本文还探索了在酚醛防热材料中引入铝合金作为氧耗散相对烧蚀性能的影响。在石英纤维增强酚醛防热材料体系中,引入Zr B₂和B₄C可以显著提高防热材料的抗烧蚀性能。经氧乙炔烧蚀试验验证,线烧蚀率最高可降低72.5%,质量烧蚀率最高可降低44.2%。研究表明,在烧蚀过程中,引入石英酚醛体系的B₄C氧化生成B₂O₃,能够降低液态硅系熔融物的表面能,提高熔融物和碳化层的润湿性,促进碳层表面陶瓷层的铺展成膜,陶瓷熔覆层能有效保护碳化层,显著降低烧蚀率;引入石英酚醛体系的Zr B₂氧化生成Zr O₂,可以在Si O₂熔融层中以颗粒的形式存在,像钉子一样对熔融层起到固定的作用,避免Si O₂熔体被气流吹走,进而降低了烧蚀率。在石英酚醛体系中,Zr B₂和B₄C的引入量有最佳范围,过多引入体系会使对热解层和碳化层的保护实现提高材料抗烧蚀性能的作用劣化。在碳纤维增强酚醛体系中引入Si C,烧蚀过程中生成了Si O₂保护碳纤维和树脂热解碳层避免快速氧化,通过引入抗氧化陶瓷相对碳纤维进行保护。经氧乙炔烧蚀试验验证,线烧蚀率最高可降低39.6%,质量烧蚀率最高可降低5.4%。研究结果表明,引入Si C后氧化生成的Si O₂以薄膜的形式包围在碳纤维上,对碳纤维进行保护。基于此,本文通过液体等离子处理技术将增强用的碳纤维表面包覆有Al₂O₃涂层,经氧乙炔烧蚀试验验证,线烧蚀率降低16.9%,质量烧蚀率降低5.4%。采用开孔泡沫形式的铝合金作为氧耗散相引入酚醛防热材料体系,经氧乙炔烧蚀试验验证,线烧蚀率处于未经陶瓷相改性的石英酚醛和碳酚醛之间。在烧蚀防热材料中引入的金属铝,可以实现相变热阻塞和烧蚀过程耗氧,氧化反应产物熔渗入所接触到的炭层,进一步对烧蚀材料的原始层实施保护。试验结果表明,引入氧耗散剂对提高酚醛防热材料的抗烧蚀性能效果显著。酚醛防热材料中引入氧耗散相属于探索性尝试研究,未来还有非常多的工作亟待继续开展。