孙 乐 王 成 宗彦旭 吴坤尧 丁 旭

(1 西安航空学院材料工程学院,西安 710077)

(2 西安航空学院新材料研究所,西安 710077)

0 引言

C/C-Cu复合材料通过向多孔的C/C复合材料预制体中引入低熔点的Cu,兼具Cu高导电、导热和良好的韧性以及C/C复合材料的低密度、低膨胀、耐烧蚀和优良的摩擦磨损性能,在滑动材料、功率半导体支撑电极材料、抗烧蚀材料等方面具有良好应用潜力[1-6]。 目前对 C/C-Cu 复合材料摩擦磨损性能方面的研究较多[7-9],而利用Cu在高温下气化蒸发带走基体热量或者热沉作用以达到材料降温目的[10],从而提高C/C复合材料抗烧蚀性能的研究较少。冉丽萍等[11]采用真空熔渗技术制备 C/C-Cu复合材料,在氧乙炔条件下烧蚀发现C/C-Cu复合材料的烧蚀性能优于 C/C复合材料。陈英博等[12]在等离子烧蚀条件下发现C/C-Cu复合材料的烧蚀性能优良。在之前研究基础上,本文作者采用压力浸渗法制备了不同C/C预制体密度的C/C-Cu复合材料,发现在H2-O2火焰下 C/C 预制体密度为 0.99 g/cm3左右时复合材料的烧蚀性能优良[13]。本文选取密度为0.96 g/cm3的C/C 预制体制备 C/C-Cu复合材料,对不同烧蚀区域的微观形貌和成分进行了分析,进一步研究C/C-Cu复合材料的抗烧蚀性能和机理。

1 实验

1.1 C/C-Cu 复合材料的制备

将PAN预氧化纤维整体毡碳化后得到碳毡,然后通过等温CVI工艺制成密度为0.96 g/cm3的多孔C/C预制体,利用气体压力浸渗法制备最终密度为4.91 g/cm3的C/C-Cu复合材料。 同时,采用等温 CVI和树脂浸渍碳化(IR)制备密度为 1.9 g/cm3的 C/C复合材料做为对比样品,具体工艺见文献[14]。

1.2 烧蚀试验

采用 H2-O2火焰,O2气压和流量分别为 1