C/C-ZrC复合材料高温氧乙炔焰烧蚀性能及机理研究 被引量：11

1

作者 杨鑫 苏哲安 +1 位作者 黄启忠 陈建勋 《中国材料进展》 CAS CSCD 2011年第11期32-39,共8页

采用基体改性技术将ZrC引入C/C复合材料中,制备了一种新型的C/C-ZrC复合材料。通过氧乙炔焰烧蚀实验,研究了ZrC含量及烧蚀时间对C/C-ZrC复合材料高温耐烧蚀性能的影响。用XRD和TEM对烧蚀后材料的相组成和微观结构进行了分析,结果表明,Zr... 采用基体改性技术将ZrC引入C/C复合材料中,制备了一种新型的C/C-ZrC复合材料。通过氧乙炔焰烧蚀实验,研究了ZrC含量及烧蚀时间对C/C-ZrC复合材料高温耐烧蚀性能的影响。用XRD和TEM对烧蚀后材料的相组成和微观结构进行了分析,结果表明,ZrC被氧化的主要生成物为ZrO2,伴有少量ZrC和C,含26.46%ZrC的C/C-ZrC复合材料,在氧乙炔焰烧蚀50 s后,在材料表面生成致密的ZrO2膜,阻挡了氧对基体的扩散,并有隔热作用,有效保护复合材料被烧蚀和冲刷。实验表明,复合材料在高温氧乙炔焰烧蚀20 s后,线烧蚀率和质量饶蚀率分别为0.012 mm/s和0.003 3 g/s,比C/C复合材料分别降低7.6%和50%。 展开更多

关键词 C/C复合材料 基体改性 ZRC 氧乙炔焰烧蚀

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高硅氧/酚醛复合材料烧蚀环境下的吸热机理 被引量：17

2

作者 时圣波 梁军 +2 位作者 刘志刚 丁小恒 方国东 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期113-118,共6页

通过分析高硅氧/酚醛复合材料烧蚀过程中的吸热机制,结合表面烧蚀理论和边界层空气动力学关系,应用质量引射影响系数的半经验公式,建立了烧蚀环境下吸热机理的理论预报方法,并利用氧乙炔焰动态烧蚀实验对该理论预报方法进行了验证。根... 通过分析高硅氧/酚醛复合材料烧蚀过程中的吸热机制,结合表面烧蚀理论和边界层空气动力学关系,应用质量引射影响系数的半经验公式,建立了烧蚀环境下吸热机理的理论预报方法,并利用氧乙炔焰动态烧蚀实验对该理论预报方法进行了验证。根据烧蚀过程达到稳态时烧蚀材料表面的能量守恒原理,推导了各吸热机理与总吸热量的比重关系,在给定的烧蚀环境工况下,预报了各吸热机理占总吸热量的比重。结果表明,熔融高硅氧纤维的蒸发吸热对总吸热量的贡献最大,所占比重为44.9%,是主要的吸热机制;材料的热容吸热和烧蚀材料向外界环境的热辐射占总吸热量的比重分别为22.3%和20.1%;树脂热解吸热所占比重很小,仅为1.0%,但热解气体引射进入边界层产生热阻塞效应占总吸热量的比重较大,为11.7%。 展开更多

关键词 高硅氧 酚醛复合材料 吸热机理 热解反应 热阻塞效应 氧乙炔焰动态烧蚀实验

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2D C/SiC-ZrB_2复合材料的烧蚀性能 被引量：6

3

作者 童长青 成来飞 +1 位作者 刘永胜 张立同 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期69-74,共6页

用ZrB2微粉对2D C/SiC基体进行改性,研究了化学气相渗透结合浆料浸渍及先驱体浸渍裂解工艺制备2DC/SiC-ZrB2复合材料在氧-乙炔焰和1800℃甲烷风洞环境中的烧蚀行为。结果表明:在氧-乙炔环境中,2D C/SiC-ZrB2的线烧蚀率和质量烧蚀率分别... 用ZrB2微粉对2D C/SiC基体进行改性,研究了化学气相渗透结合浆料浸渍及先驱体浸渍裂解工艺制备2DC/SiC-ZrB2复合材料在氧-乙炔焰和1800℃甲烷风洞环境中的烧蚀行为。结果表明:在氧-乙炔环境中,2D C/SiC-ZrB2的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为6.1×10-2mm/s和1.0×10-2g/s,相对2D C/SiC复合材料而言,ZrB2微粉并没有提高C/SiC复合材料的抗烧蚀性能。在1800℃甲烷风洞环境中,涂层致密度起主要作用,涂层致密度相同时,复合材料的开气孔率越大,质量烧蚀率越大,ZrB2微粉的渗入对C/SiC复合材料的烧蚀性能影响不大。 展开更多

关键词 C/SiC-ZrB2复合材料 氧-乙炔焰 甲烷风洞 烧蚀性能

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改性C/C复合材料快速制备与抗烧蚀性能考核 被引量：3

4

作者 张虹 白宏德 +2 位作者 白书欣 叶益聪 朱利安 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期20-25,共6页

采用液相浸渍法结合反应熔渗法快速制备改性C/C复合材料,研究其微观组织及在氧乙炔焰和高频等离子体风洞环境中的烧蚀行为。结果表明:改性C/C复合材料主要含有Hf C,Zr C,Ta C等高熔点陶瓷改性相,其密度为3.83 g/cm3,开孔率仅为4.71%。... 采用液相浸渍法结合反应熔渗法快速制备改性C/C复合材料,研究其微观组织及在氧乙炔焰和高频等离子体风洞环境中的烧蚀行为。结果表明:改性C/C复合材料主要含有Hf C,Zr C,Ta C等高熔点陶瓷改性相,其密度为3.83 g/cm3,开孔率仅为4.71%。氧乙炔焰烧蚀360 s后,改性C/C复合材料表面形成一层主要由Hf O2,Zr O2,Ta2O5组成的致密氧化物层,材料的线烧蚀率为0.005 18 mm/s。使用高频等离子体风洞考核改性C/C复合材料球头模型,在热流量3.5 MW/m2、驻点温度2293℃的条件下考核180 s后,模型表面生成致密光滑的氧化物保护层,与基体结合牢固,模型形状及尺寸无明显改变,去掉氧化物后测得其线烧蚀率为0.001 72 mm/s。 展开更多

关键词 改性C/C复合材料 抗烧蚀 氧乙炔焰 高频等离子体风洞

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硅橡胶涂覆织物的阻燃和烧蚀性能 被引量：3

5

作者 毛科铸 罗丽娟 +2 位作者 梁馨 方洲 唐一壬 《宇航材料工艺》 CSCD 北大核心 2017年第5期31-34,共4页

为了提高硅橡胶涂覆织物的阻燃和烧蚀性能,本文采用在硅橡胶组分中添加阻燃剂的方法,制备出新型阻燃硅橡胶涂覆织物,对其阻燃性能与烧蚀性能进行测试,并与军用硅橡胶涂覆织物进行对比分析。实验结果表明:新型阻燃硅橡胶涂覆织物W-1和W-... 为了提高硅橡胶涂覆织物的阻燃和烧蚀性能,本文采用在硅橡胶组分中添加阻燃剂的方法,制备出新型阻燃硅橡胶涂覆织物,对其阻燃性能与烧蚀性能进行测试,并与军用硅橡胶涂覆织物进行对比分析。实验结果表明:新型阻燃硅橡胶涂覆织物W-1和W-2的阻燃性能分别优于军用硅橡胶涂覆织物J-1和J-2,氧指数更高,续燃时间更短;两者的烧蚀性能比较接近,阻燃硅橡胶涂覆织物的氧乙炔烧蚀试验的停车时温度略低、最高温升却略高,且烧蚀层、完好层相近。 展开更多

关键词 柔性烧蚀防热材料 硅橡胶 阻燃 复合材料 氧乙炔烧蚀

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聚合物浸渍裂解法制备C/C-ZrC复合材料及其性能

6

作者 赵春晓 李红 +3 位作者 任慕苏 张家宝 杨敏 孙晋良 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期248-252,277,共6页

本文以低密度C/C复合材料为坯体,有机锆聚合物为前驱体,采用聚合物浸渍裂解法(PIP)制备C/C-ZrC复合材料,并对其微观结构、力学性能、烧蚀性能以及烧蚀机理进行了研究。结果表明ZrC在材料内分布均匀,密度为2.05g·cm^(-3)的C/C-ZrC... 本文以低密度C/C复合材料为坯体,有机锆聚合物为前驱体,采用聚合物浸渍裂解法(PIP)制备C/C-ZrC复合材料,并对其微观结构、力学性能、烧蚀性能以及烧蚀机理进行了研究。结果表明ZrC在材料内分布均匀,密度为2.05g·cm^(-3)的C/C-ZrC复合材料其弯曲强度为89.70MPa,呈脆性断裂。经氢-氧焰烧蚀150s后其线烧蚀率为-2.2×10^(-3)mm·s^(-1),质量烧蚀率为-1.0×10-3g·s^(-1),远低于密度为1.86g·cm^(-3)的C/C复合材料(线烧蚀率:4.4×10^(-3) mm·s^(-1),质量烧蚀率:7.5×10^(-4)g·s^(-1));在烧蚀的过程中,ZrC表现出优先氧化,同时生成的ZrO_2阻挡层能有效阻挡热量的传递和氧气的渗透,提高了材料的抗烧蚀性能。 展开更多

关键词 C/C-ZrC复合材料 聚合物浸渍裂解法(PIP) 氢氧焰烧蚀 线烧蚀率 质量烧蚀率

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芳氧基聚磷腈与成瓷填料的协同成炭行为研究 被引量：2

7

作者 齐僖 张双琨 +1 位作者 刘伟 吴战鹏 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期190-194,共5页

通过机械共混法,在芳氧基聚磷腈中分别添加针状硅灰石、云母、碳化硼、氮化硼成瓷填料,制备了耐烧蚀复合材料。材料经管式炉高温炭化后对炭层的三点弯曲强度进行测试,并采用氧乙炔火焰烧蚀方法对材料耐烧蚀性能进行表征,通过扫描电子显... 通过机械共混法,在芳氧基聚磷腈中分别添加针状硅灰石、云母、碳化硼、氮化硼成瓷填料,制备了耐烧蚀复合材料。材料经管式炉高温炭化后对炭层的三点弯曲强度进行测试,并采用氧乙炔火焰烧蚀方法对材料耐烧蚀性能进行表征,通过扫描电子显微镜和热重分析仪对材料烧蚀后的形貌以及热失重行为进行分析和研究。研究表明硅灰石、云母的加入使高温下芳氧基聚磷腈表面形成坚硬、致密、连续的陶瓷状壳层,这种连续陶瓷状壳层可明显降低其下层复合材料的热分解速率,在氧乙炔火焰冲刷过程中能够使复合材料保持完整的炭层形貌以及低线烧蚀率。硅灰石、云母的加入提高了复合材料的阻燃性能,硅灰石添加量为30%(质量分数)时,复合材料高温炭化后三点弯曲强度最高,达到21.3MPa,最低线烧蚀率为0.093mm/s;云母添加量为30%质量分数)时,复合材料阻燃效果最好,氧指数为42。 展开更多

关键词 聚磷腈 陶瓷化 耐烧蚀 阻燃

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阻燃剂及加工助剂对三元乙丙橡胶性能的影响 被引量：6

8

作者 乔羽 李向梅 +3 位作者 汪书苹 高飞 何吉宇 杨荣杰 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期60-68,共9页

研究了三元乙丙橡胶(EPDM)绝热材料配方中的阻燃体系和交联剂对其性能的影响。结果发现,引入次磷酸铝复合物(AHP)、聚磷酸铵(APP)阻燃体系能降低EPDM绝热材料的线性烧蚀率,次磷酸铝复合物阻燃剂能够有效地提高EPDM的耐烧蚀性能和隔热性... 研究了三元乙丙橡胶(EPDM)绝热材料配方中的阻燃体系和交联剂对其性能的影响。结果发现,引入次磷酸铝复合物(AHP)、聚磷酸铵(APP)阻燃体系能降低EPDM绝热材料的线性烧蚀率,次磷酸铝复合物阻燃剂能够有效地提高EPDM的耐烧蚀性能和隔热性能。扫描电镜显示,AHP还可以促进EPDM形成隔热性能更好的炭层。随着烧蚀时间的延长,添加了次磷酸铝复合物的EPDM烧蚀率相比添加了APP阻燃剂的更低,在60 s时为0.046 mm/s,绝热层隔热性能最佳,仅为46.4℃。采用力学性能测试、热重分析、隔热性能测试、热裂解气相色谱/质谱联用(Py-GC/MS)测试分别对含AHP体系,交联剂分别为过氧化二异丙苯(DCP)和二-(叔丁基过氧化异丙基)苯(BIPB)的EPDM及其裂解产物进行了分析。发现添加BIPB的EPDM的力学性能虽然下降约30%,背面温度上升17℃,但其热稳定性几乎不受影响,有害的热裂解产物种类明显减少。 展开更多

关键词 三元乙丙橡胶 阻燃 交联剂 烧蚀性能 隔热性能

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一种燃速可调的光控固体推进剂燃烧特性 被引量：3

9

作者 段卜仁 章皓男 +5 位作者 华佐豪 吴立志 鲍紫荆 郭宁 叶迎华 沈瑞琪 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期584-591,共8页

为了研究光控固体推进剂在激光辐照下的可控燃烧特性以及推力性能,采用高速摄影、高精度压力传感器、R型热电偶以及微推力测试平台等装置分别获取了不同激光功率密度下,光控固体推进剂的燃速、点火延迟时间、燃烧室压强、燃烧火焰温度... 为了研究光控固体推进剂在激光辐照下的可控燃烧特性以及推力性能,采用高速摄影、高精度压力传感器、R型热电偶以及微推力测试平台等装置分别获取了不同激光功率密度下,光控固体推进剂的燃速、点火延迟时间、燃烧室压强、燃烧火焰温度以及微推力等性能参数。结果表明:光控固体推进剂的燃速与燃烧室压强均随激光功率密度的增加而线性升高,与之相反,其点火延迟时间随激光功率密度的增加呈下降趋势。结合热电偶测温曲线,发现光控固体推进剂的燃烧过程主要分为五个区域:预热区、凝聚相区、三相区、气相区以及火焰区,与此同时,在1.343 W·mm^(-2)的激光功率密度下,推进剂的燃烧火焰温度为1202.3℃。光控固体推进剂燃烧状态对于激光功率密度的依赖性对于实现推力的精确控制具有重要意义,通过改变激光功率密度的大小,成功实现了光控固体推进剂的推力控制;随着激光功率密度由0.344 W·mm^(-2)增加到1.343 W·mm^(-2),光控固体推进剂的推力由1.58 mN上升至2.28 mN。 展开更多

关键词 光控固体推进剂 激光烧蚀 燃速 燃烧火焰温度 微推力

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YSZ-W复合涂层的制备及抗烧蚀性能研究 被引量：5

10

作者 白懿心 王全胜 宁先进 《装备环境工程》 CAS 2021年第2期83-89,共7页

目的在TC4表面制备均匀致密的YSZ-20%(体积分数)W(ZW2)复合涂层,以提高其抗烧蚀性能,并对其在超音速燃流中的烧蚀响应机制进行初步探究。方法以8YSZ和W粉为原料,采用喷雾干燥-真空烧结工艺制备喷涂用ZW2复合粉末,利用大气等离子喷涂技术... 目的在TC4表面制备均匀致密的YSZ-20%(体积分数)W(ZW2)复合涂层,以提高其抗烧蚀性能,并对其在超音速燃流中的烧蚀响应机制进行初步探究。方法以8YSZ和W粉为原料,采用喷雾干燥-真空烧结工艺制备喷涂用ZW2复合粉末,利用大气等离子喷涂技术(APS)制备ZW2复合涂层,采用超音速火焰冲刷法(SCF)测试涂层的抗烧蚀性能。结果在1500℃的真空环境下烧结2 h后,ZW2复合粉末原始颗粒之间的结合方式由PVA交联结合转变为冶金结合,烧结粉末的松装密度和流动性较造粒粉末分别提升632.3%和39.8%。APS制备的ZW2涂层的孔隙率为9.5%±0.8%,经SCF考核5 s后,500μm厚的ZW2涂层可以使TC4钛合金基体免于烧蚀,仅在ZW2涂层表面形成了厚度约为30μm的ZrO2-WO3疏松顶层。结论利用APS工艺可以制备均匀致密的ZW2复合涂层,真空烧结处理提高了ZW2复合粉末的APS工艺适应性。ZW2涂层有效地提高了TC4的抗烧蚀性能,烧蚀过程中低熔点WO3的形成缓解了烧蚀过程中涂层内部的热应力,从而避免了涂层提前剥落失效。 展开更多

关键词 抗烧蚀性能 YSZ-20%W 真空烧结 大气等离子喷涂 超音速火焰冲刷

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轴棒法编织C/C复合材料的超声速火焰烧蚀性能 被引量：4

11

作者 王德文 杨月诚 査柏林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期257-261,共5页

为了研究轴棒法编织、高压浸渍-碳化致密工艺(HPIC)及高温处理工艺制成的高密度的碳/碳(C/C)复合材料在火箭发动机中的烧蚀性能,使用气氧和煤油超声速(HVO)火焰对复合材料进行含铝工况烧蚀/侵蚀实验,烧蚀时间为30s;对比研究了复合材料... 为了研究轴棒法编织、高压浸渍-碳化致密工艺(HPIC)及高温处理工艺制成的高密度的碳/碳(C/C)复合材料在火箭发动机中的烧蚀性能,使用气氧和煤油超声速(HVO)火焰对复合材料进行含铝工况烧蚀/侵蚀实验,烧蚀时间为30s;对比研究了复合材料在有、无含铝粒子侵蚀时烧蚀性能的差别;分别用扫描电镜、微CT和表面能谱分析了不同工况烧蚀表面的形貌和成分。结果表明,在不同的烧蚀工况下,材料的表面粗糙度不同,微观形貌和烧蚀率也有很大差异;复合材料在无粒子侵蚀工况下的线烧蚀率和质量烧蚀率的平均值分别是0.0318mm/s和0.0319g/s,烧蚀表面呈竹笋状和毛絮状,热化学烧蚀起主导作用;有粒子侵蚀时的线烧蚀率和质量烧蚀率的平均值分别是0.0516mm/s和0.0353g/s,烧蚀表面呈钝竹笋状,纤维从根部断裂,热化学烧蚀和机械剥蚀同时起作用;在纤维和基体表面有Al2O3粒子沉积;含铝烧蚀/侵蚀的线烧蚀率是不含铝烧蚀的1.6倍,质量烧蚀率的1.1倍。在烧蚀区的内部,基体碳受热后开裂,而碳纤维与基体碳间的界面相受热后无明显变化。 展开更多

关键词 轴棒法 C/C复合材料 气氧/煤油 超声速火焰 烧蚀性能

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