【文献篇】碳化锆骨架增强热解炭复合材料具有可调的机械强度、热物理性能和耐烧蚀性能
2021-07-27
耐火碳化物具有硬度高、模量高、化学惰性好、抗烧蚀性能好等一系列优良性能，在恶劣环境中被广泛用作热结构件。在碳化物中，碳化锆(ZrC)的密度(6.6g/cm3)远低于其他碳化物
WC（15.6g/cm3）
TaC（14.5g/cm3）
HfC（12.7g/cm3）
NbC（8.5g/cm3）
碳化锆(ZrC)陶瓷还具有良好的抗烧蚀和抗氧化性能。它还是理想的工作在2200-3000℃的高超声速航天器结构部件的材料。
西北工业大学付前刚教授和张佳平副教授团队在外文期刊Corrosion Science上发表了题目为《碳化锆骨架增强热解炭复合材料具有可调谐的机械强度、热物理性能和耐烧蚀性能》的文章，文章中采用热压烧结和等温化学气相渗法制备了不同ZrC/PyC质量比的碳化锆(ZrC)骨架增强热解碳(ZrC-C)复合材料。在200~1500℃时，其热膨胀系数控制在4.95×10-6-7.34×10-6 ℃-1。随着ZrC/PyC质量比由1.4增加到2.4，ZrC-C复合材料Z轴抗压强度由188.0±6.9增加到252.6±11.2MPa。在2.4MW/m2的热流条件下，氧乙炔火焰烧蚀60s后，样品表面温度从2177℃上升到2272℃，线性和质量烧蚀速率分别从5.290±1.267um/s下降到0.766±0.587um/s和从3.504±0.375 mg/s下降到0.451±0.138mg/s。碳化锆(ZrC)氧化形成的高含量氧化锆(ZrO2)骨架进一步抑制了复合材料的消耗。有限元模拟结果表明，随着ZrC/PyC重量比的增加热应力增大。