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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-ZrC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,最终材料密度低。初始密度为1.4g/cm3的2.5D C/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。(2)3D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SiO2保护层的自愈合效果不好,导致材料抗氧化性能不佳;3D复合材料陶瓷相少,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9.6μm/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19μm/s。图37幅,表13个,参考文献56篇。