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ZrB₂-SiC和C_sf/ZrB₂-SiC超高温陶瓷基复合材料烧蚀机理的研究

杨飞宇 , 张幸红 , 韩杰才 , 杜善义

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00734

通过真空热压工艺制备了ZrB₂-SiC材料和C_sf(碳短纤维)/ZrB₂-SiC超高温陶瓷基复合材料. 采用氧乙炔火焰在4186.8kW/m²的热流下分别喷吹烧蚀两种材料180s. ZrB₂-SiC材料表面最高温度达到2406℃, 烧蚀后质量烧蚀率为-0.14%, 线烧蚀率为-1×10^-3mm/s, C_sf/ZrB₂-SiC材料表面最高温度达到1883℃, 烧蚀后质量烧蚀率为-0.19%, 线烧蚀率为-4×10^-4mm/s. 对两种材料烧蚀表面和剖面的分析发现, ZrB₂-SiC材料烧蚀后由表及里依次形成了疏松ZrO₂氧化层、SiC富集层和未反应层的三层结构, 其中SiC富集层能够起到抗氧化的作用. C_sf/ZrB₂-SiC
材料烧蚀后由外到内分别形成了ZrO₂-SiO₂氧化层、SiC耗尽层和未反应层的三层结构, 其中最外层以ZrO₂为骨架, SiO₂弥合其中的结构有效地阻挡了烧蚀中氧的侵入.

关键词: ZrB₂-SiC , C_sf /ZrB₂-SiC , ultra-high temperature ceramic composites , ablation mechanism